新基因技术阻止蚊子

　　利用CRISPR技术，加州大学圣地亚哥分校的科学家们设计了一种新的方法来基因抑制冈比亚按蚊的数量，这种蚊子主要在非洲传播疟疾，并导致受影响地区的经济贫困。

　　

春夏秋季节蚊子恼人，而疟疾仍然是世界上最致命的疾病之一，每年造成数十万人死亡，其中大多数死亡发生在五岁以下儿童中。美国疾病控制与预防中心(Centers for Disease Control and Prevention)最近宣布，在美国发现了5例蚊子传播的疟疾病例，这是20年来首次有报道称这种疾病在美国蔓延。

幸运的是，科学家们正在开发安全的技术，通过对传播导致疟疾的寄生虫的蚊子进行基因编辑来阻止疟疾的传播。由Omar Akbari教授的实验室领导的加州大学圣地亚哥分校的研究人员设计了一种新的基因抑制冈比亚按蚊种群的方法，这种蚊子主要在非洲传播疟疾，并导致受影响地区的经济贫困。新系统瞄准并杀死冈比亚疟蚊种群的雌性，因为它们叮咬并传播疾病。

该研究于7月5日发表在《Science Advances》杂志上，第一作者、加州大学圣地亚哥分校生物科学学院的博士后学者Andrea Smidler与前硕士研究生、共同第一作者James Pai和Reema Apte共同创建了一个名为Ifegenia的系统，这是“通过基因编码的核酸酶来中断等位基因的遗传性雌性消除”的首字母缩写。这项技术利用CRISPR技术来破坏一种被称为femaleless基因(fle)的基因，这种基因控制冈比亚疟蚊的性发育。

加州大学伯克利分校和加州理工学院的科学家们为这项研究做出了贡献。

Ifegenia通过在非洲蚊子体内对CRISPR的两个主要元素进行基因编码而起作用。其中包括一种Cas9核酸酶，一种进行切割的分子“剪刀”，以及一种引导RNA，通过Akbari实验室在这些蚊子中开发的技术将系统引导到目标。他们对两个蚊子家族进行了基因改造，分别表达Cas9和靶向跳蚤的引导RNA。

“我们把它们杂交在一起，在后代中杀死了所有的雌蚊子，”Smidler说，“这是非同寻常的。”与此同时，冈比亚疟蚊的雄性蚊子继承了Ifegenia，但基因编辑并不影响它们的繁殖。它们仍然适合交配和传播生殖力。寄生虫的传播最终被阻止，因为雌性被移除，种群进入了繁殖的死胡同。作者指出，新系统绕过了基因驱动等其他系统所面临的某些遗传抗性障碍和控制问题，因为Cas9和引导RNA成分是分开的，直到群体准备好被抑制。

作者在论文中指出:“我们发现Ifegenia雄性仍然具有繁殖能力，并且可以加载fle突变和CRISPR机制来诱导后代的fle突变，从而导致持续的种群抑制。通过建模，我们证明了不咬人的雄性Ifegenia的迭代释放可以作为一个有效、可控、安全的种群抑制和消除系统。”

遏制疟疾传播的传统方法，如蚊帐和杀虫剂，越来越多地被证明在阻止疾病传播方面是无效的。全球仍在大量使用杀虫剂，主要是为了防治疟疾，疟疾增加了非洲和亚洲地区的健康和生态风险。

Smidler在2019年加入加州大学圣地亚哥分校之前，获得了哈佛大学(Harvard University)的博士学位(公共卫生生物科学)，她正在运用自己在基因技术开发方面的专业知识，解决这种疾病的传播和随之而来的经济危害。当她和她的同事开发出Ifegenia后，她惊讶于这项技术作为抑制系统的效果。

“这项技术有可能成为世界迫切需要的安全、可控和可扩展的解决方案，一劳永逸地消除疟疾，”细胞与发育生物学教授Akbari说。“现在我们需要转变我们的努力，寻求社会的认可，监管机构的使用授权和资金机会，让这个系统进行最终的测试，以抑制野生疟疾传播蚊子的数量。我们正处在对世界产生重大影响的风口浪尖上，在实现这一目标之前，我们不会停止。”

这组科学家指出，Ifegenia背后的技术可以适用于传播致命疾病的其他物种，例如已知传播登革热(断骨热)、基孔肯雅热和黄热病病毒的蚊子。

完整的作者名单包括Andrea Smidler, James Pai, Reema Apte, Hector Sanchez C.， Rodrigo Corder, Eileen Jeffrey Gutierrez, Neha Thakre, Igor Antoshechkin, John Marshall和Omar Akbari。

A confinable female-lethal population suppression system in the malaria vector, Anopheles gambiae