用CRISPR使蚊子变性 对抗病毒传播

最近几个月，主要由埃及伊蚊传播的寨卡病毒（Zika virus），在拉美国家呈现爆炸式蔓延，目前美洲已有23个国家和地区受到这种病毒的感染（寨卡病毒“暴发传播”或感染美洲四百万人）。由此，世界卫生组织在2月16日称，应该实施更积极的措施来对抗包括寨卡病毒在内的各种蚊媒疾病。

最近，弗吉尼亚理工大学的研究人员，将他们在蚊子中发现的第一个雄性决定因子，与CRISPR-Cas9系统的基因编辑功能相结合，使蚊子从吸血致命的雌性蚊子，转变成无害的、取食花蜜的雄性蚊子，从而有助于防止蚊媒疾病的传播。2016年2月17日，两位专家在《Trends in Parasitology》发表的一项综述中，概述了这种方法的优势和挑战。

弗吉尼亚理工大学的昆虫学者Zach Adelman指出：“我们对于‘蚊子如何决定成为一只雄蚊（对于我们来说是好的选择）还是成为一只雌蚊（对我们来说是麻烦的）’的理解，以及我们用基因驱动技术永久性地修改野生种群的能力，正处于一个转折点上。”根据Adelman和本文通讯作者、弗吉尼亚理工大学的屠志坚（Zhijian Tu）教授介绍，遗传工程有望防止蚊媒疾病（如登革热、疟疾、黄热病和寨卡病毒）的传播。

基于释放不育的转基因蚊子来控制登革热的遗传策略，目前正在进行当中，并已成功地尝试。然而，这些技术是昂贵的和不切实际的，因为它们需要长期的释放，并且很难在一个大的规模上实施。一种可能更有效和低成本的方法是，用CRISPR-Cas9系统驱动雄性基因，这被证明有可能作为一种简单、有效和精确的方法，将突变引入各种各样生物（包括蚊子）的几乎任何基因组位点中。

最近这一提议的策略，离现实更近了一步。去年5月份在《Science》杂志上发表的一项研究中（DOI: 10.1126/science.aaa2850），Adelman和屠教授在蚊子中发现了第一个雄性决定因子。这个所谓的M因子（一个性别决定基因称为Nix）在雌性胚胎中的表达，可引发外部和内部雄性生殖器的发育。Nix对于引发埃及伊蚊（Aedes aegypti，登革热、黄热病、寨卡病毒和基孔肯雅病毒的携带者）的雄性发育是必要的和足够的。详情阅读：中外科学家Science发表CRISPR重要成果。

2015年3月份，该研究小组还在《PNAS》发表的一项研究中，报告了一种改进的方法，利用称作为CRISPR-Cas9的基因组编辑技术，来研究蚊子的基因（PNAS：用CRISPR技术编辑蚊子基因组）。此后的9月份，来自美国密苏里大学（MU）的研究人员，也找到了一种有效的方法，来编辑蚊子的基因。这一新技术，为今后转基因蚊子的研究打开了新的途径，可使它们不能携带和传播对人体有害的病毒和寄生虫，相关研究结果发表在《PLOS ONE》（用CRISPR成功编辑蚊子基因）。

屠教授说：“这一发现，为未来利用CRISPR-Cas9系统来驱动雄性基因（如Nix）进入蚊子种群，打好了基础，从而将雌性蚊子转换成雄性蚊子，或者只杀死雌性蚊子。无论是哪一种结果，都将有助于减少蚊子的数量，并改善雌雄鉴别程序，这对于防止传播疾病的雌性蚊子意外释放到野外种群的任何遗传策略，是必需的。”

但是，在这种基因驱动系统可以应用于该领域之前，还需要解决许多问题。举例来说，目前，Nix如何控制蚊子的性别决定？M因子在传播不同疾病的物种之间是否是保守的？都还不明确。此外，基于CRISPR的基因驱动系统在蚊子中的有效性和长期稳定性，仍然是未知的。

也有几个伦理问题。例如，在测试过程中仅仅几只蚊子的意外释放，可能就足以在野生环境中建立基因驱动系统，我们还不清楚的是，如果需要的话，如何从研究区域中除去一个引入基因。同时，由于担心生物恐怖主义，一些人呼吁禁止公开讨论基因驱动方法的细节。因为尚未建立明确的监管和道德准则，美国国家科学、工程和医学学院目前正在为非人类生物中基因驱动研究负责行为，开发建议。

考虑到这些问题，该方法将最有可能首先应用在疾病负担很重的地方，其他的控制措施是不成功的，公众意见是支持的。Adelman说：“接下来，与支持政府、地方合作伙伴和公众意愿合作，对于在受蚊媒疾病影响最严重的地区建立现场测试，将是至关重要的。”