打击寨卡,让我们的基因修改蚊子的老式的方式

研究人员正在研究伊蚊蚊子的大规模饲养技术 - 它们的生殖时间仅为2.5星期。 国际原子能机构Imagebank,CC BY-NC-ND研究人员正在研究伊蚊蚊子的大规模饲养技术 - 它们的生殖时间仅为2.5星期。 国际原子能机构Imagebank,CC BY-NC-ND

恐慌引起的迅速蔓延寨卡病毒 为如何最好地控制传播人类疾病的蚊子带来了新的紧迫感。 埃及伊蚊 蚊子在全球范围内咬人,传播三种病毒性疾病: 登革热, 基孔肯雅 兹卡。 在感染这些病毒后,没有证明有效的疫苗或特定药物来治疗患者。

灭蚊 是目前限制它们的唯一途径。 但这不是一件容易的事情。 经典的控制方法,如杀虫剂是 失宠 - 他们可能有不利的环境影响,以及 增加杀虫剂抗性 在剩下的蚊子种群中。 新 蚊子控制方法是必要的 - 现在。

因此,时机成熟,探索一个长期以来的梦想 矢量生物学家包括我:用遗传学来阻止或限制蚊媒传播的疾病。 虽然基因编辑技术在过去的几十年里已经取得了显着的进步,但我相信我们忽视了那些可以在这些昆虫身上发挥作用的老式,可靠和真实的方法。 我们可以用人们在其他动物和植物上使用数百年的相同种类的选择性育种技术来完成生产不能传播人类病原体的蚊子的目标。

桌上的技术

一个减少昆虫种群的经典策略是 洪水人口不育男性 - 通常使用辐照生产。 当目标人群中的女性与这些男性交配时,他们没有产生可行的后代 - 希望人口数量猛增。

这种方法的现代转变是产生携带显性致死基因的转基因雄性,基本上使其不育; 被这些雄虫捕杀的后代在幼虫阶段死亡,消灭后代。 这个方法已经被公布了 生物技术公司Oxitec 目前是 在巴西使用.

而不是杀死蚊子,更有效和持久的策略是通过基因改变它们,使它们不再传染致病微生物。

强大的新CRISPR基因编辑技术可用于使转基因(来自另一物种的遗传物质)接管野生种群。 这种方法 在蚊子中效果很好 并有可能成为一种方式 “驱动”到人群中的转基因。 CRISPR可以帮助迅速传播一种能够抵抗病毒传播的基因 - 科学家称之为难治性。


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但CRISPR一直存在争议,特别是适用于人类,因为它插入个体的转基因可以传递给其后代。 毫无疑问,使用CRISPR来创建和释放转基因蚊子进入大自然将激起争议。 美国国家情报局局长詹姆斯·克拉珀已经走到了尽头 把CRISPR称为潜在的大规模杀伤性武器.

但转基因技术是否需要基因改造蚊子种群?多年来成功人为地选择各种性状的例子。 在中心是科学家们想要在蚊子身上选择的“块”的卡通,所以他们不能传播病毒。 杰夫鲍威尔,作者提供

选择性养殖老式的方式

人口的基因改造已经持续了几个世纪,取得了巨大的成功。 几乎所有用于食品或其他产品(包括棉花和羊毛)的商业上有用的植物和动物都出现这种情况。 选择性育种可以根据种内自然发生的变异产生巨大的种群变化。

使用这种自然变异的人工选择已被证明一遍又一遍,特别是在农业领域。 通过选择具有理想特性的父母(具有增加的产蛋量的鸡,具有较软羊毛的绵羊)连续数代,可以产生总是具有期望特性的“真实育种”菌株。 这些可能与祖先看起来有很大不同 - 想想从祖先狼来的所有品种的狗。

迄今为止,只有这种有限的工作 做蚊子。 但是这确实表明可以选择传播人类病原体能力下降的蚊子。 那么为什么不使用天然存在于蚊子种群中的遗传变异,而不是引入其他物种的转基因呢?

通过人工选择产生蚊子菌株与转基因方法相比有几个优点。

  • 避免了所有关于转基因生物(GMO)的争议和潜在的风险。 我们只是在谈论增加在我们喜欢的自然发生的蚊子基因的人口的流行。
  • 直接从目标人群中选出的蚊子在被释放回野外时可能会更有竞争力。 由于不能传播病毒的新型难治菌株只携带目标人群的基因,因此会特别适应当地的环境。 生产转基因蚊子的实验室操作是已知的 降低他们的健身.
  • 从当地蚊虫种群开始,科学家们可以针对目前在当地感染人群的病毒株特异性地选择耐药性。 例如,登革热病毒有四种不同的“变种”,称为血清型。 为了控制这种疾病,选择的蚊子在那个时候需要对那个地方的血清型有效。
  • 有可能选择不能传播多种病毒的蚊子菌株。 因为一样 埃及伊蚊 蚊子传播登革热,基孔肯雅热和寨卡,生活在有这种蚊子的地方的人同时面临这三种疾病的危险。 虽然还没有证明,但没有理由认为精心设计的选择性育种不能发展不能传播所有与医学有关的病毒的蚊子。

幸好, 阂。 伊蚊 是被圈养的最容易的蚊子,发生时间约为2.5周。 因此,不像经典的动植物繁殖者在几年内处理世代的生物,10几代选择这种蚊子只需要几个月。

这并不意味着使用这种方法可能没有障碍。 也许最重要的是使这些昆虫难以传播疾病的基因也可能使个体昆虫比目标自然种群弱或不健康。 最终,实验室饲养的蚊子及其后代可能会被淘汰,从野外消失。 我们可能需要持续释放难治性蚊子 - 即不善于传播所述疾病的蚊虫 - 以克服针对期望的难治性基因的选择。

蚊子传播的病原体本身也在进化。 病毒可能发生变异以逃避任何转基因蚊子的阻塞。 任何基因改变蚊子种群的计划都需要有适应病毒或其他病原体进化的应急计划。 可以快速选择新的蚊子菌株以对抗新版本的病毒 - 不需要昂贵的转基因技术。

今天,植物和动物饲养者正在越来越多地使用新的基因操作技术来进一步改善经济上重要的物种。 但是,这只是在传统的人工选择尽可能改善品种之后才进行的。 许多蚊子生物学家建议直接采用最新奇特的转基因方法,这种方法从来没有被证明在自然界的蚊子群体中起作用。 他们正在跳过一个证明,更便宜和争议较少的方法,至少应该给予一个镜头。

关于作者

谈话耶鲁大学教授Jeffrey Powell。 他的主要兴趣是进化遗传学和分子进化的基本问题,主要利用果蝇作为模式生物,并将遗传技术和概念应用于蚊子,以帮助控制传播的疾病。

这篇文章最初发表于 谈话。 阅读 原创文章.

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