近期，科學(xué)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(qū)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(fā)表在《美國(guó)科學(xué)院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences）的一項(xiàng)研究利用了一種存在爭(zhēng)議的基因驅(qū)動(dòng)（gene drive）技術(shù)，使得改造蚊種所攜帶的抗性基因能夠穩(wěn)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(dá)到一半。

通過這種技術(shù)，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(xué)的進(jìn)化工程學(xué)家Kevin Esvelt從事酵母和線蟲的基因驅(qū)動(dòng)研究，他表示：“這項(xiàng)工作意味著，現(xiàn)階段的研究與最終能夠投入使用的基因驅(qū)動(dòng)候選方案已經(jīng)近在咫尺”。

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

為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，James及其研究團(tuán)隊(duì)始終致力于分子遺傳工具的構(gòu)建。他們?cè)晒鉀Q了培育轉(zhuǎn)基因蚊子的這一著名技術(shù)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(wěn)定遺傳下去。

突飛猛進(jìn)

基因驅(qū)動(dòng)的概念已經(jīng)出現(xiàn)了十年左右，James的研究團(tuán)隊(duì)也曾對(duì)此進(jìn)行過嘗試，但進(jìn)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(xué)圣地亞哥分校的發(fā)育生物學(xué)家Ethan Bier和Valentino Gantz與James取得聯(lián)系并帶來令人振奮的成果：他們已經(jīng)在果蠅中成功地實(shí)現(xiàn)了基因驅(qū)動(dòng)技術(shù)，并且想要嘗試將該系統(tǒng)應(yīng)用到蚊子中。James立即表示同意并開始進(jìn)行合作實(shí)驗(yàn)。

在果蠅試驗(yàn)中，Bier和Gantz利用CRISPR-Cas9基因編輯系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)基因驅(qū)動(dòng)。他們?cè)诠夡w內(nèi)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(tǒng)組件，隨后CRISPR-Cas9系統(tǒng)即可將突變從一條染色體復(fù)制到另一條染色體上。James利用這套系統(tǒng)將兩個(gè)抗瘧原蟲基因成功導(dǎo)入到蚊子體內(nèi)。

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

從事新興技術(shù)研究的麻省理工學(xué)院政治科學(xué)家Kenneth Oye表示：“這項(xiàng)研究具有重大的突破意義，該領(lǐng)域正在飛速發(fā)展”。

其他研究團(tuán)隊(duì)也正在利用基因驅(qū)動(dòng)技術(shù)進(jìn)行瘧疾防治研究。帝國(guó)理工學(xué)院的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)基于CRISPR技術(shù)在岡比亞按蚊（Anopheles gambiae）中完成了基因驅(qū)動(dòng)，該蚊種已知可在撒哈拉以南的非洲地區(qū)傳播瘧疾。據(jù)團(tuán)隊(duì)成員、進(jìn)化遺傳學(xué)家Austin Burt介紹，該研究中的基因驅(qū)動(dòng)可使得雌蚊中與產(chǎn)卵有關(guān)的基因失活，從而減少蚊類種群量。該研究成果將發(fā)表在下個(gè)月的Nature Biotechnology期刊上。

Oye表示，這樣的技術(shù)突破已經(jīng)超前于有關(guān)應(yīng)用基因驅(qū)動(dòng)改造野生種群的生物監(jiān)管和政策研討。由于基因驅(qū)動(dòng)技術(shù)有可能顛覆整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)，因而也飽受爭(zhēng)議。

Oye認(rèn)為研究人員在進(jìn)行野外試驗(yàn)之前，應(yīng)當(dāng)充分考慮突變物種將引發(fā)的長(zhǎng)期影響，包括遺傳穩(wěn)定性、基因擴(kuò)散到其他物種的可能性及其對(duì)應(yīng)的防控措施等。他表示：“我并不擔(dān)心研究失敗，反而對(duì)這些超自然的破壞力感到擔(dān)憂。”

Esvelt提到，美國(guó)地區(qū)的科研工作者挑選外來蚊種進(jìn)行試驗(yàn)是一個(gè)極其明智的選擇。（其研究團(tuán)隊(duì)選用了原產(chǎn)于印度次大陸的斯氏按蚊。）“即便這些蚊子逃出實(shí)驗(yàn)室，也無法繁殖和傳播驅(qū)動(dòng)基因。”

James預(yù)計(jì)其研究團(tuán)隊(duì)需要不到一年的時(shí)間來準(zhǔn)備適用于野外試驗(yàn)的蚊子，但他并不急于將蚊子釋放到野外。“除非社會(huì)科學(xué)發(fā)展到讓我們可以妥善掌控這種新技術(shù)的程度，否則我們不會(huì)進(jìn)行下一步的實(shí)驗(yàn)”，他說，“我們并不想做任何愚蠢的事情。”