近期，科學家改造出可抵抗瘧原蟲感染的突變蚊種，以期能在某些地區一勞永逸的阻斷瘧疾傳播。

攜帶瘧原蟲（Plasmodium）的蚊子可將瘧疾感染給人類。先前的研究表明，基因改造的蚊子可以徹底斷絕瘧原蟲P. falciparum的感染，但研究者們并不能保證這種抗性基因可以在野生種群中快速地傳播。

11月23日發表在《美國科學院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences）的一項研究利用了一種存在爭議的基因驅動（gene drive）技術，使得改造蚊種所攜帶的抗性基因能夠穩定遺傳給幾乎所有的子代，而在通常情況下，這一遺傳比例僅能達到一半。

通過這種技術，一種新型基因就能像星星之火一樣在野生種群中快速傳播開來。

哈佛大學的進化工程學家Kevin Esvelt從事酵母和線蟲的基因驅動研究，他表示：“這項工作意味著，現階段的研究與最終能夠投入使用的基因驅動候選方案已經近在咫尺”。

而對于該研究的作者之一、加州大學歐文分校的分子生物學家Anthony James來說，這項成果意味著30年來通過蚊類遺傳學防治瘧疾的研究畫上了句點。

為實現這一目標，James及其研究團隊始終致力于分子遺傳工具的構建。他們曾成功解決了培育轉基因蚊子的這一著名技術難題，并篩選出抵抗瘧原蟲P. falciparum感染的抗性基因。但James并不能保證這些基因可以在野生種群中穩定遺傳下去。

突飛猛進

基因驅動的概念已經出現了十年左右，James的研究團隊也曾對此進行過嘗試，但進展一直非常緩慢，這讓大家十分痛苦。

就在今年一月，加州大學圣地亞哥分校的發育生物學家Ethan Bier和Valentino Gantz與James取得聯系并帶來令人振奮的成果：他們已經在果蠅中成功地實現了基因驅動技術，并且想要嘗試將該系統應用到蚊子中。James立即表示同意并開始進行合作實驗。

在果蠅試驗中，Bier和Gantz利用CRISPR-Cas9基因編輯系統來實現基因驅動。他們在果蠅體內插入了一些基因，這些基因編碼的是可以把特定突變插入基因組中的系統組件，隨后CRISPR-Cas9系統即可將突變從一條染色體復制到另一條染色體上。James利用這套系統將兩個抗瘧原蟲基因成功導入到蚊子體內。

這種改造蚊種可將修飾基因穩定遺傳給超過99%的后代。盡管研究者們沒有驗證是否所有的蚊子能夠抵抗瘧原蟲，但是他們可以確認子代蚊子體內都表達出該抗性基因。

從事新興技術研究的麻省理工學院政治科學家Kenneth Oye表示：“這項研究具有重大的突破意義，該領域正在飛速發展”。

其他研究團隊也正在利用基因驅動技術進行瘧疾防治研究。帝國理工學院的一個研究團隊基于CRISPR技術在岡比亞按蚊（Anopheles gambiae）中完成了基因驅動，該蚊種已知可在撒哈拉以南的非洲地區傳播瘧疾。據團隊成員、進化遺傳學家Austin Burt介紹，該研究中的基因驅動可使得雌蚊中與產卵有關的基因失活，從而減少蚊類種群量。該研究成果將發表在下個月的Nature Biotechnology期刊上。

Oye表示，這樣的技術突破已經超前于有關應用基因驅動改造野生種群的生物監管和政策研討。由于基因驅動技術有可能顛覆整個生態系統，因而也飽受爭議。

Oye認為研究人員在進行野外試驗之前，應當充分考慮突變物種將引發的長期影響，包括遺傳穩定性、基因擴散到其他物種的可能性及其對應的防控措施等。他表示：“我并不擔心研究失敗，反而對這些超自然的破壞力感到擔憂。”

Esvelt提到，美國地區的科研工作者挑選外來蚊種進行試驗是一個極其明智的選擇。（其研究團隊選用了原產于印度次大陸的斯氏按蚊。）“即便這些蚊子逃出實驗室，也無法繁殖和傳播驅動基因。”

James預計其研究團隊需要不到一年的時間來準備適用于野外試驗的蚊子，但他并不急于將蚊子釋放到野外。“除非社會科學發展到讓我們可以妥善掌控這種新技術的程度，否則我們不會進行下一步的實驗”，他說，“我們并不想做任何愚蠢的事情。”