沒想到吧？基因編輯技術可以讓蚊子“斷子絕孫”!

　　登革熱、基孔肯雅熱、黃熱病和寨卡病毒等在內的大量致病性病毒都是由埃及伊蚊傳播的，如何從源頭防止致病性病毒的傳播？

攜帶寨卡病毒的蚊子

　　近日，加州大學河濱分校(UCR)研究人員開發出了埃及伊蚊的轉基因品種，該品種可在其生殖系統中穩定表達Cas9酶，加快了CRISPR基因組編輯速度和效率，并展示了經 “基因驅動”策略來控制野生蚊子種群的潛力。

　　以UCR自然與農業科學學院昆蟲學助理教授Omar Akbari博士為首的研究團隊，對伊蚊cas9 -表達胚胎中影響其視覺、飛行及吸食鮮血的不同基因進行破壞。在研究成果發表的期刊PNAS上，研究人員寫到，“總體來說，結果可以表明，我們簡化的轉基因Cas9體系提升了目標基因的高效和特異性改造能力，如基因突變、刪除和插入等”。

　　在蚊子生殖系統中穩定表達Cas9，控制病媒傳播

　　在這之前，其實CRISPR/ Cas9系統已應用到許多生物體的基因組編輯中，而此次技術利用與Cas9結合的短引導RNA (sgRNAs)，將Cas9酶直接連接到指定的DNA序列中，從而對雙鏈DNA進行酶切。

　　應用CRISPER介導的基因組編輯的方法也有多種，很多已在多種生物體中應用成功，如直接注射結合純化的Cas9 RNA 或重組Cas9蛋白，或Cas9表達質粒的純化sgRNAs。然而，成功率各有差異，以往研究嘗試利用基因組編輯來防止蚊子病原體的傳播，但都受限于突變率低、轉基因蚊子存活率低，以及基因突變在后代中的低效傳播。

　　考慮到以上成功率低的問題，此次優化的方法是構建獲得在生殖系統中可穩定表達Cas9的轉基因生物體。該方法可降低胚胎毒性，提高誘變率和突變基因的種系傳遞率。

　　研究者指出，Cas9在生殖系統的表達是基因驅動技術發展的一個先決條件，這也是一種通過種群傳播破壞性等位基因的策略，以控制病媒傳播疾病。利于自我毀滅基因的遺傳方式是一種有效方法，如采用多種方法，基因遺傳給后代的可能性會增加到99%或100%。

　　“在蚊子中，基因驅動可被用于快速傳播一種遺傳有效載荷，從而減少整個種群的病原體傳播，進而抑制媒介能力和人類疾病傳播，”研究團隊寫道，“其他潛在應用還包括通過傳播影響生育能力或生存能力的等位基因來抑制群體。”

　　雖然Cas9已在酵母菌、果蠅和瘧蚊等生物體中開發過，但未在埃及伊蚊中應用開發。研究人員在埃及伊蚊中發明了六種不同cas9表達株系，為測試轉基因胚胎中的CRISPR編輯技術，研究人員經基因干擾而致使伊蚊分別長出三只眼睛，三個顎腭，一個沒有功能的彎曲的喙，畸形的翅膀，色素缺失的眼睛，和全身表皮的顏色缺陷。

　　研究人員寫到，“重要的是，我們證明了這些Cas9株系的胚胎只需要注射易于制作的sgRNAs，就可達到高度特異性和一致的基因組改造。”

　　研究人員還發現，如果同時在胚胎中注射多個具有相同基因的sgRNAS，就能獲得更高的誘變率和刪除能力；同時在胚胎中注射三種不同的sgRNAs，則可同時瞄準多個基因。研究團隊評論到，“我們開發的Cas9轉基因體系吸引人的地方在于能夠同時有效地破壞多個基因”。這種快速多基因敲除的能力也將幫助研究人員獲得對蚊子基因組和功能基因網絡的新見解。

　　同時也作為綜合基因組生物學學院的成員之一的Akbari博士指出，“這些Cas9株系可用于開發斷裂基因驅動器，這是一種經Cas9和gRNAs插入在單獨基因位點，且互相依賴發揮作用的基因驅動形式”。這個方法是實驗室開發和測試基因驅動器最安全的方法，可防止其野外傳播。

　　接下來應該做的是識別可用來表達基因組中gRNAs的調控序列，一旦這些序列被識別出來，在物種中開發基因驅動器就得到入門的金鑰匙。