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没想到吧?基因编辑技术可以让蚊子“断子绝孙”!

首页 » 《转》译 2017-12-14 转化医学网 赞(3)
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导读
登革热、基孔肯雅热、黄热病和寨卡病毒等在内的大量致病性病毒都是由埃及伊蚊传播的,如何从源头防止致病性病毒的传播?近日,PNAS报道了影响新的研究,利用基因编辑技术,使得蚊子在遗传过程中失去繁殖能力。

登革热、基孔肯雅热、黄热病和寨卡病毒等在内的大量致病性病毒都是由埃及伊蚊传播的,如何从源头防止致病性病毒的传播?



携带寨卡病毒的蚊子


近日,加州大学河滨分校(UCR)研究人员开发出了埃及伊蚊的转基因品种,该品种可在其生殖系统中稳定表达Cas9酶,加快了CRISPR基因组编辑速度和效率,并展示了经 “基因驱动”策略来控制野生蚊子种群的潜力。

 

以UCR自然与农业科学学院昆虫学助理教授Omar Akbari博士为首的研究团队,对伊蚊cas9 -表达胚胎中影响其视觉、飞行及吸食鲜血的不同基因进行破坏。在研究成果发表的期刊PNAS上,研究人员写到,“总体来说,结果可以表明,我们简化的转基因Cas9体系提升了目标基因的高效和特异性改造能力,如基因突变、删除和插入等”。

 

在蚊子生殖系统中稳定表达Cas9,控制病媒传播

在这之前,其实CRISPR/ Cas9系统已应用到许多生物体的基因组编辑中,而此次技术利用与Cas9结合的短引导RNA (sgRNAs),将Cas9酶直接连接到指定的DNA序列中,从而对双链DNA进行酶切。

 

应用CRISPER介导的基因组编辑的方法也有多种,很多已在多种生物体中应用成功,如直接注射结合纯化的Cas9 RNA 或重组Cas9蛋白,或Cas9表达质粒的纯化sgRNAs。然而,成功率各有差异,以往研究尝试利用基因组编辑来防止蚊子病原体的传播,但都受限于突变率低、转基因蚊子存活率低,以及基因突变在后代中的低效传播。

 

考虑到以上成功率低的问题,此次优化的方法是构建获得在生殖系统中可稳定表达Cas9的转基因生物体。该方法可降低胚胎毒性,提高诱变率和突变基因的种系传递率。


研究者指出,Cas9在生殖系统的表达是基因驱动技术发展的一个先决条件,这也是一种通过种群传播破坏性等位基因的策略,以控制病媒传播疾病。利于自我毁灭基因的遗传方式是一种有效方法,如采用多种方法,基因遗传给后代的可能性会增加到99%或100%。

 

“在蚊子中,基因驱动可被用于快速传播一种遗传有效载荷,从而减少整个种群的病原体传播,进而抑制媒介能力和人类疾病传播,”研究团队写道,“其他潜在应用还包括通过传播影响生育能力或生存能力的等位基因来抑制群体。”

 

虽然Cas9已在酵母菌、果蝇和疟蚊等生物体中开发过,但未在埃及伊蚊中应用开发。研究人员在埃及伊蚊中发明了六种不同cas9表达株系,为测试转基因胚胎中的CRISPR编辑技术,研究人员经基因干扰而致使伊蚊分别长出三只眼睛,三个颚腭,一个没有功能的弯曲的喙,畸形的翅膀,色素缺失的眼睛,和全身表皮的颜色缺陷。



研究人员写到,“重要的是,我们证明了这些Cas9株系的胚胎只需要注射易于制作的sgRNAs,就可达到高度特异性和一致的基因组改造。”

 

研究人员还发现,如果同时在胚胎中注射多个具有相同基因的sgRNAS,就能获得更高的诱变率和删除能力;同时在胚胎中注射三种不同的sgRNAs,则可同时瞄准多个基因。研究团队评论到,“我们开发的Cas9转基因体系吸引人的地方在于能够同时有效地破坏多个基因”。这种快速多基因敲除的能力也将帮助研究人员获得对蚊子基因组和功能基因网络的新见解。

 

同时也作为综合基因组生物学学院的成员之一的Akbari博士指出,“这些Cas9株系可用于开发断裂基因驱动器,这是一种经Cas9和gRNAs插入在单独基因位点,且互相依赖发挥作用的基因驱动形式”。这个方法是实验室开发和测试基因驱动器最安全的方法,可防止其野外传播。


接下来应该做的是识别可用来表达基因组中gRNAs的调控序列,一旦这些序列被识别出来,在物种中开发基因驱动器就得到入门的金钥匙。


参考资料:Cas9 Expression in Mosquito Germlines Could Help Prevent Disease Spread


(转化医学网360zhyx.com)

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