通过基因控制传播疾病的蚊子的新技术

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利用基于crispr的基因工程技术的进步，加州大学圣地亚哥分校的研究人员创造了一种新的系统，可以抑制每年感染数百万人的蚊子种群，使人衰弱。

研究合著者Stephanie Gamez的插图描绘了不会飞的雌性蚊子和不育的雄性蚊子，这是新的精确引导不育昆虫技术(pgSIT)的特征，该技术旨在控制传播疾病的埃及伊蚊。

这种新的精确引导昆虫不育技术(pgSIT)改变了与男性生育能力相关的基因——造成不育的后代——雌性会飞进来一个ed蚊这种蚊子是传播登革热、基孔肯雅热和寨卡病毒等广泛疾病的元凶。

加州大学圣地亚哥分校生物科学教授奥马尔·阿克巴里说:“pgSIT是一种新的可扩展的基因控制系统，它使用基于crispr的方法来设计可部署的蚊子，可以抑制蚊子的数量。”“雄性不会传播疾病，所以我们的想法是，随着你释放越来越多的不育雄性，你可以在不依赖有害化学物质和杀虫剂的情况下抑制种群数量。”

新pgSIT的详细信息在2021年9月10日的杂志上描述了自然通讯。

pgSIT不同于“基因驱动”系统，后者可以通过将所需的基因改变无限期地从一代传递到下一代来抑制疾病载体。相反，pgSIT使用CRISPR使雄性蚊子绝育，并使传播疾病的雌性蚊子无法飞行。该系统具有自限性，预计不会在环境中持续存在或扩散，这两个重要的安全特性应该使该技术能够被接受。

Akbari说，设想中的pgSIT系统可以通过将不育雄性和不会飞的雌性的卵子部署在蚊子传播疾病的目标地点来实现。

加州大学圣地亚哥分校博士后学者李明，自然通讯论文的第一作者，描述了埃及伊蚊基于crispr的精确引导不育昆虫技术，展示了对pgSIT蚊子幼虫的分类。

研究人员在论文中指出:“在数学模型的支持下，我们通过经验证明，释放的pgSIT雄性蚊子可以竞争，抑制甚至消灭蚊子种群。自然通讯纸。“这种平台技术可以在实地使用，并适用于许多病媒，以控制野生种群，以安全、有限和可逆的方式减少疾病。”

虽然分子基因工程工具是新事物，但至少从20世纪30年代起，农民就开始为雄性昆虫绝育以保护作物。20世纪50年代，美国种植者开始使用辐射技术来杀灭害虫物种，如新世界螺旋蝇，这种蝇以破坏牲畜而闻名。类似的基于辐射的方法今天仍在继续，同时使用杀虫剂。pgSIT被设计成一种更加精确和可扩展的技术，因为它使用crispr(而不是辐射或化学物质)来改变蚊子的关键基因。该系统是基于Akbari和他的同事于2019年在加州大学圣地亚哥分校宣布了这一方法在果蝇中果蝇．

Akbari说，按照设想，pgSIT卵子可以被运送到受蚊传播疾病威胁的地方，或者在现场设施中开发，可以为附近的部署生产卵子。一旦pgSIT卵被释放到野外，通常以100-200个pgSIT卵的峰值速率埃及伊蚊成年不育的pgSIT雄性将出现并最终与雌性交配，根据需要减少野生种群。

除了埃及伊蚊在美国，研究人员认为pgSIT技术可以用于其他传播疾病的物种。

研究人员说:“这项研究表明，pgSIT可能是一种控制蚊子数量的有效技术，也是第一个适合在现实世界中释放的技术。”“展望未来，pgSIT可能会提供一种高效、安全、可扩展和环保的下一代替代技术，用于控制蚊子的野生种群，从而大规模预防人类疾病传播。”

论文合著者的完整名单:Ming Li, Ting Yang, Michelle Bui, Stephanie Gamez，泰勒明智,Nikolay Kandul的,刘君如，Lenissa Alcantara, Haena Lee, Jyotheeswara Edula, Robyn Raban，詹银鹏，王一金，Nick DeBeaubien，陈杰燕，赫克托·桑切斯J火鸟”班尼特Igor Antoshechkin, Craig Montell——约翰·马歇尔还有奥马尔·阿克巴里。

研究经费由DARPA安全基因计划拨款(HR0011-17-2-0047)提供;美国国立卫生研究院(R01AI151004和R56-AI153334);美国陆军研究办公室(合作协议W911NF-19-2-0026为协同生物技术研究所);以及创新基因组学研究所。

注:Akbari是Agragene Inc.的联合创始人、前顾问、科学顾问委员会成员和收入接收者。