有争议的CRISPR“榞ene drive”首次在哺乳动物中测试

能够改变整个物种基因组的有争议的技术首次被应用于哺乳动物。在7月4日在bioRxiv预印本服务器上发布的一篇文章中,研究人员描述了开发“烯驱动器”的方法,该技术可用于使用CRISPR基因编辑技术在实验室小鼠中消除有问题的动物种群。

基因驱动可确保将选定的突变传递给几乎所有动物后代。它们已经在实验室的蚊子中产生,作为潜在的疟疾控制策略。研究人员提出了该技术可以帮助杀死入侵的大鼠,小鼠和其他啮齿动物害虫的可能性。科学家们说,但是最新的研究打破了不久以后发生这种情况的希望。该技术在实验室小鼠中的工作方式不一致,并且在研究人员甚至考虑在野外发布该工具之前,仍然存在无数的技术障碍。

没有参与这项研究的澳大利亚阿德莱德大学的遗传学家保罗·托马斯说:“这表明它可能行得通,但也令人发狂。”“在考虑将基因驱动器用作啮齿动物种群控制的有用工具之前,还有很多事情要做。”他的实验室正在做类似的工作,这是国际联盟使用基因驱动器与入侵性啮齿动物作斗争的一部分。

基因驱动通过确保有机体后代比偶然发生的遗传某些“荣elfish”基因来工作,从而允许突变或外源基因在种群中快速传播。它们天然存在于某些动物(包括小鼠)中,可能导致死亡或不育。但是革命性的CRISPR'as9基因编辑工具已导致合成基因驱动器的开发,该驱动器旨在通过确保例如后代不育等方式从野外消除问题物种,例如传播疟疾的蚊子。该技术引起了争议-甚至在全球范围内禁止使用它的尝试都失败了-因为如果在野外释放,携带基因驱动器的生物可能难以遏制。

由加利福尼亚大学圣地亚哥分校的发育遗传学家金·库珀(Kim Cooper)领导的研究小组并未尝试开发使实验室小鼠(Mus musculus)不育的基因驱动器。相反,研究人员的目标是为该技术创建一个试验台,他们说这在基础研究中也可能有用:他们偏向于赋予小鼠全白大衣而不是不育的突变遗传。

基于CRISPR的基因驱动器通常在动物早期发育过程中,使用基因编辑工具将一条染色体上的突变复制到该对中的第二条染色体上。当库珀团队尝试在小鼠胚胎中进行此操作时,该突变并不总是能正确复制,并且该过程仅在雌性胚胎中起作用。

研究小组估计,这可能平均导致大约73%的雌性小鼠后代发生突变,而不是大多数在正常遗传规则下运作的基因通常的50%。库珀拒绝评论她的团队合作,因为尚未发表在同行评审的期刊上。

伦敦帝国学院的分子生物学家托尼·诺兰(Tony Nolan)是研究携带疟疾的蚊子中基因驱动器的团队的成员,很高兴看到基因驱动器至少可以在啮齿动物中起作用。他说,即使该技术没有成为一种消灭工具,它在生产转基因实验动物方面也可能比现有技术更有效,该实验动物可以模拟多种突变引起的疾病。

其他研究人员也认为这项研究很重要,但同时也表明这项技术在啮齿动物中必须走多远。您会想象这种基因在野外驱动吗?在堪培拉的澳大利亚国立大学从事CRISPR研究的遗传学家Ga茅tan Burgio说,这不会发生。该技术的效率相对较低,这意味着基因驱动需要几代人的时间才能传播到整个啮齿动物种群中,从而为物种进化出足够的抗性时间。

托马斯将结果描述为“有效性检查”,以开发啮齿动物的基因驱动。他说:“这表明要走多远。”托马斯补充说,未来的工作应该设法提高效率,并理解为什么该技术在雄性小鼠中不起作用。

他是一个名为“入侵生物遗传生物控制”(GBIRd)的联盟的成员,该联盟希望针对大鼠和小鼠部署基因驱动器。

CRISPR基因驱动器并不是处理侵入性啮齿类动物的联盟唯一策略。GBIRd成员David College德克萨斯大学A&M大学的遗传学家David Threadgill及其团队正在研究一种在小鼠中自然发生的基因驱动,称为t单倍型。研究人员计划修改这种自私的基因,以创建无儿女的小鼠:携带两份副本的雌性只会生出雄性,可能导致种群崩溃。

GBIRd致力于消除入侵害虫的合作伙伴,加利福尼亚圣塔克鲁兹的岛屿保护负责人希思·帕卡德(Heath Packard)说,如果基因驱动技术被证明对控制啮齿动物有效,那么岛屿就是理想的试验床。帕卡德说,已经消除了小岛上问题小鼠和老鼠的啮齿类杀虫剂风险太大,无法在生态系统复杂,人口众多的大岛上使用。可能包含在岛屿上的基因驱动器仍然是一项值得研究的技术。他说:“我希望这可能是一种可以为岛屿恢复社区服务的工具。”“但我们不知道它是否会起作用。”库

自然559,164(2018)

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