CRISPR能幫助我們消滅蚊子嗎？

日期：2016-02-19 08:52:09

最近幾個(gè)月，主要由埃及伊蚊傳播的寨卡病毒（Zika virus），在拉美國家呈現(xiàn)爆炸式蔓延，目前美洲已有23個(gè)國家和地區(qū)受到這種病毒的感染。由此，世界衛(wèi)生組織在2月16日稱，應(yīng)該實(shí)施更積極的措施來對(duì)抗包括寨卡病毒在內(nèi)的各種蚊媒疾病。

最近，弗吉尼亞理工大學(xué)的研究人員，將他們?cè)谖米又邪l(fā)現(xiàn)的第一個(gè)雄性決定因子，與CRISPR-Cas9系統(tǒng)的基因編輯功能相結(jié)合，使蚊子從吸血致命的雌性蚊子，轉(zhuǎn)變成無害的、取食花蜜的雄性蚊子，從而有助于防止蚊媒疾病的傳播。2016年2月17日，兩位專家在《Trends in Parasitology》發(fā)表的一項(xiàng)綜述中，概述了這種方法的優(yōu)勢(shì)和挑戰(zhàn)。

弗吉尼亞理工大學(xué)的昆蟲學(xué)者Zach Adelman指出：“我們對(duì)于‘蚊子如何決定成為一只雄蚊（對(duì)于我們來說是好的選擇）還是成為一只雌蚊（對(duì)我們來說是麻煩的）’的理解，以及我們用基因驅(qū)動(dòng)技術(shù)永久性地修改野生種群的能力，正處于一個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)上。”根據(jù)Adelman和本文通訊作者、弗吉尼亞理工大學(xué)的屠志堅(jiān)（Zhijian Tu）教授介紹，遺傳工程有望防止蚊媒疾病（如登革熱、瘧疾、黃熱病和寨卡病毒）的傳播。

基于釋放不育的轉(zhuǎn)基因蚊子來控制登革熱的遺傳策略，目前正在進(jìn)行當(dāng)中，并已成功地嘗試。然而，這些技術(shù)是昂貴的和不切實(shí)際的，因?yàn)樗鼈冃枰L期的釋放，并且很難在一個(gè)大的規(guī)模上實(shí)施。一種可能更有效和低成本的方法是，用CRISPR-Cas9系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)雄性基因，這被證明有可能作為一種簡單、有效和精確的方法，將突變引入各種各樣生物（包括蚊子）的幾乎任何基因組位點(diǎn)中。

最近這一提議的策略，離現(xiàn)實(shí)更近了一步。去年5月份在《Science》雜志上發(fā)表的一項(xiàng)研究中（DOI: 10.1126/science.aaa2850），Adelman和屠教授在蚊子中發(fā)現(xiàn)了第一個(gè)雄性決定因子。這個(gè)所謂的M因子（一個(gè)性別決定基因稱為Nix）在雌性胚胎中的表達(dá)，可引發(fā)外部和內(nèi)部雄性生殖器的發(fā)育。Nix對(duì)于引發(fā)埃及伊蚊（Aedes aegypti，登革熱、黃熱病、寨卡病毒和基孔肯雅病毒的攜帶者）的雄性發(fā)育是必要的和足夠的。

2015年3月份，該研究小組還在《PNAS》發(fā)表的一項(xiàng)研究中，報(bào)告了一種改進(jìn)的方法，利用稱作為CRISPR-Cas9的基因組編輯技術(shù)，來研究蚊子的基因。此后的9月份，來自美國密蘇里大學(xué)（MU）的研究人員，也找到了一種有效的方法，來編輯蚊子的基因。這一新技術(shù)，為今后轉(zhuǎn)基因蚊子的研究打開了新的途徑，可使它們不能攜帶和傳播對(duì)人體有害的病毒和寄生蟲，相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在《PLOS ONE》。

屠教授說：“這一發(fā)現(xiàn)，為未來利用CRISPR-Cas9系統(tǒng)來驅(qū)動(dòng)雄性基因（如Nix）進(jìn)入蚊子種群，打好了基礎(chǔ)，從而將雌性蚊子轉(zhuǎn)換成雄性蚊子，或者只殺死雌性蚊子。無論是哪一種結(jié)果，都將有助于減少蚊子的數(shù)量，并改善雌雄鑒別程序，這對(duì)于防止傳播疾病的雌性蚊子意外釋放到野外種群的任何遺傳策略，是必需的。”

但是，在這種基因驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可以應(yīng)用于該領(lǐng)域之前，還需要解決許多問題。舉例來說，目前，Nix如何控制蚊子的性別決定？M因子在傳播不同疾病的物種之間是否是保守的？都還不明確。此外，基于CRISPR的基因驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在蚊子中的有效性和長期穩(wěn)定性，仍然是未知的。

也有幾個(gè)倫理問題。例如，在測(cè)試過程中僅僅幾只蚊子的意外釋放，可能就足以在野生環(huán)境中建立基因驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，我們還不清楚的是，如果需要的話，如何從研究區(qū)域中除去一個(gè)引入基因。同時(shí)，由于擔(dān)心生物恐怖主義，一些人呼吁禁止公開討論基因驅(qū)動(dòng)方法的細(xì)節(jié)。因?yàn)樯形唇⒚鞔_的監(jiān)管和道德準(zhǔn)則，美國國家科學(xué)、工程和醫(yī)學(xué)學(xué)院目前正在為非人類生物中基因驅(qū)動(dòng)研究負(fù)責(zé)行為，開發(fā)建議。

考慮到這些問題，該方法將最有可能首先應(yīng)用在疾病負(fù)擔(dān)很重的地方，其他的控制措施是不成功的，公眾意見是支持的。Adelman說：“接下來，與支持政府、地方合作伙伴和公眾意愿合作，對(duì)于在受蚊媒疾病影響最嚴(yán)重的地區(qū)建立現(xiàn)場測(cè)試，將是至關(guān)重要的。”