加州大學圣地亞哥分校(University of California San Diego)的科學家們現(xiàn)在開發(fā)出了一種新的基因驅(qū)動版本，它為特定的、有利的細微基因變異(也稱為等位基因)在人群中的傳播打開了大門 。
4月9日，《自然通訊》(Nature Communications)雜志報道了這一新的“等位基因驅(qū)動”，它配備了一種引導RNA (gRNA)，可以引導CRISPR系統(tǒng)剪切不需要的基因變體，并用該基因的一個優(yōu)先版本替換它 。這項新舉措擴大了科學家通過精確編輯修改生物體種群的能力 。以文字處理為例，基于crispr的基因驅(qū)動允許科學家編輯遺傳信息的句子，而新的等位基因驅(qū)動提供逐字母編輯功能 。
在其潛在應用的一個例子中，已經(jīng)對殺蟲劑產(chǎn)生抗藥性的農(nóng)業(yè)害蟲的特定基因可以被原始的自然遺傳變異所取代，這種變異利用等位基因驅(qū)動，選擇性地交換單一蛋白質(zhì)殘基(氨基酸)的特性，從而賦予殺蟲劑敏感性 。
除了農(nóng)業(yè)應用，攜帶疾病的昆蟲可能是等位基因驅(qū)動的目標 ?！叭绻覀冊诨蝌?qū)動元件中加入這種正常的gRNA，例如，設(shè)計用來讓蚊子免疫瘧疾的基因驅(qū)動元件，產(chǎn)生的等位基因驅(qū)動將在人群中傳播 。當這種雙作用驅(qū)動器遇到抗殺蟲劑的等位基因時，它將使用野生型的敏感等位基因?qū)ζ溥M行切割和修復，”新論文的資深作者伊桑比爾(Ethan Bier)說 。“結(jié)果是，幾乎所有新出現(xiàn)的后代都對殺蟲劑敏感，對瘧疾的傳播也不敏感 ?！?br /> 該論文的第一作者安娜貝爾·吉哈德(Annabel Guichard)說:“通過等位基因驅(qū)動，迫使這些物種回到它們的自然敏感狀態(tài)，這將有助于打破一個惡性循環(huán)，即不斷增長的、對環(huán)境有害的農(nóng)藥過度使用 ?！毖芯咳藛T描述兩個版本的等位基因,其中“copy-cutting,”研究人員使用CRISPR系統(tǒng)有選擇地將不受歡迎的版本的一個基因,和更廣泛的適用版本稱為“copy-grafting”,促進傳播的有利等位基因在網(wǎng)站有選擇地免受gRNA乳溝 。
Guichard說:“這項研究的一個意外發(fā)現(xiàn)是，這種等位基因驅(qū)動產(chǎn)生的錯誤不會遺傳給下一代 ?！边@些突變反而產(chǎn)生了一種不同尋常的致命性，被稱為“致命的嵌合現(xiàn)象” 。這一過程通過立即消除基于crispr的驅(qū)動所產(chǎn)生的不必要的突變，有助于提高等位基因驅(qū)動的效率 ?！?br /> 雖然這項新技術(shù)已在果蠅身上得到證實，但它也有可能在昆蟲、哺乳動物和植物上得到廣泛應用 。據(jù)研究人員稱，等位基因驅(qū)動技術(shù)的幾種變體可以與作物的有利性狀結(jié)合開發(fā)，例如，在貧瘠的土壤和干旱環(huán)境中茁壯成長，以幫助養(yǎng)活不斷增長的世界人口 。除了環(huán)境應用，等位基因驅(qū)動還應該使下一代動物模型工程能夠研究人類疾病，并回答基礎(chǔ)科學中的重要問題 。作為塔塔遺傳與社會研究所(TIGS)的成員，比爾說等位基因驅(qū)動可以用來幫助環(huán)境保護工作，保護脆弱的地方性物種或阻止入侵物種的傳播 。
基因驅(qū)動和活躍的遺傳學系統(tǒng)目前正在開發(fā)中，用于哺乳動物 ?？茖W家們表示，等位基因驅(qū)動可能會加速實驗室培育出新的人類疾病動物模型菌株，幫助開發(fā)新的治療方法 。

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