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基因控制传播疾病的蚊子的新技术

以crispr为基础的系统通过灭菌安全地抑制蚊虫媒介

加州大学圣地亚哥分校(University of California San Diego)的研究人员利用基于crispr的基因工程的进展,创建了一个新的系统,可以抑制每年感染使数百万人衰弱疾病的蚊子种群。

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该研究的合著者Stephanie Gamez的一份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(简称pgSIT)的特点,旨在控制传播疾病的埃及伊蚊。

这种新的精确引导不育昆虫技术,或称pgSIT,改变了与雄性生殖能力有关的基因产生不育的后代,然后雌性会飞进来一个ed蚊这种蚊子会传播包括登革热、基孔肯雅热和寨卡病毒在内的广泛疾病。

加州大学圣地亚哥分校生物科学教授Omar Akbari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,从而抑制种群。”“雄性不会传播疾病,所以我们的想法是,当你释放越来越多不育的雄性时,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的细节在2021年9月10日的期刊上自然通讯。

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传递给下一代来抑制疾病载体。相反,pgSIT利用CRISPR对雄性蚊子进行绝育,使传播疾病的雌性蚊子无法飞行。该系统是自限制的,预计不会在环境中持续或扩散,这两个重要的安全特性应使该技术得到接受。

Akbari说,设想中的pgSIT系统可以通过在蚊子传播疾病的目标地点部署不育雄蚊和不会飞的雌蚊的卵来实现。

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加州大学圣地亚哥分校博士后学者李明(Ming Li)展示了pgSIT蚊子幼虫的分类。李明是《自然通讯》(Nature Communications)杂志上一篇论文的第一作者,该论文描述了一种基于crispr的精确引导的埃及伊蚊不育技术。

“在数学模型的支持下,我们从经验上证明释放pgSIT的雄性蚊子可以竞争,抑制甚至消灭蚊子种群,”研究人员在研究报告中指出自然通讯纸。“这种平台技术可以在实地使用,并适用于许多病媒,用于控制野生种群,以一种安全、可控和可逆的方式减少疾病。”

尽管分子基因工程工具是新的,但至少从20世纪30年代开始,农民们就一直在为雄性昆虫绝育以保护他们的作物。20世纪50年代,美国种植者开始使用辐射对有害物种进行消毒,比如新世界螺旋虫蝇,众所周知,这种蝇会破坏牲畜。类似的基于辐射的方法和杀虫剂的使用今天仍在继续。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。这个系统是基于该方法由加州大学圣地亚哥分校阿克巴里和他的同事于2019年宣布在果蝇中果蝇

阿克巴里说,按照设想,pgSIT鸡蛋可以被运到受蚊子传播疾病威胁的地方,或者在现场设施中培育,可以生产用于附近部署的鸡蛋。一旦pgSIT卵被释放到野外,通常峰值为每100-200 pgSIT卵埃及伊蚊成年、不育的pgSIT雄性会出现,并最终与雌性交配,在需要的时候减少野生种群。

除了埃及伊蚊在美国,研究人员相信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可能是控制蚊子数量的一项有效技术,也是适用于真实世界释放的第一个例子。”“展望未来,pgSIT可能会提供一种高效、安全、可扩展和环境友好的下一代替代技术,用于野外蚊子种群控制,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,刘俊茹,Lenissa Alcantara, Haena Lee, Jyotheeswara Edula, robin Raban,詹银鹏,王宜金,Nick DeBeaubien,陈洁妍,赫克托耳桑切斯C。J火鸟”班尼特伊戈尔·安托谢金,克雷格·蒙特尔约翰•马歇尔和奥马尔·阿克巴里。

研究经费由美国国防部高级研究计划局安全基因计划拨款(HR0011-17-2-0047);美国国家卫生研究院(R01AI151004和R56-AI153334);美国陆军研究办公室(合作生物技术研究所W911NF-19-2-0026协议);以及创新基因组研究所。

注:Akbari是Agragene Inc.的联合创始人,拥有股权、前顾问、科学顾问委员会成员和收入接受者。


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