圖片來源:Zoonar/Alamy
近日,科學(xué)家們?cè)诓溉閯?dòng)物中首次證明了一種可以將特定基因傳播到整個(gè)野生物種中有爭議的技術(shù)。美國的研究人員證實(shí),“基因驅(qū)動(dòng)”可以改變小鼠的基因組成,使其能夠攜帶由科學(xué)家們?cè)O(shè)計(jì)的DNA。
基因驅(qū)動(dòng)的工作方式是打破常規(guī)的遺傳規(guī)則,以確保特定基因(通常是經(jīng)過修飾的基因)以高于正常水平的速度在代際之間傳播。
這一技術(shù)引起了研究人員的極大興趣,因?yàn)樗邆鋵?duì)抗瘧疾等疾病的潛力,比如通過改寫攜帶瘧原蟲蚊子的基因組成。實(shí)驗(yàn)性的基因驅(qū)動(dòng)已被用于將攜帶疾病的蚊子絕育。如果將這些蚊子釋放回野外,它們的種群將面臨銳減。其他的基因驅(qū)動(dòng)提高了昆蟲對(duì)寄生蟲感染的抵抗力。
許多科學(xué)家懷疑,同樣的方法可能會(huì)被證明是一種更有效的替代方法,從而取代現(xiàn)有費(fèi)力且昂貴的入侵物種清除項(xiàng)目。
去年,世界上最大型的入侵物種清除項(xiàng)目最終讓南喬治亞島擺脫了250多年的野生老鼠對(duì)該島的破壞。
但是,盡管該技術(shù)具有潛力,很多研究人員仍保持謹(jǐn)慎的態(tài)度,因?yàn)槿绻摷夹g(shù)使用不慎,會(huì)導(dǎo)致整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的巨大災(zāi)難。
2016年,美國國家科學(xué)院規(guī)定,在將基因驅(qū)動(dòng)安全地用于野外之前,需要做更多的工作來理解和控制基因驅(qū)動(dòng)。
加州大學(xué)圣地亞哥分校的生物學(xué)家Kimberly Cooper希望在小鼠身上建立一種基因驅(qū)動(dòng),目的不是為了消滅它們,而是使其攜帶導(dǎo)致人類疾病的基因突變。這可以幫助科學(xué)家們更好地理解某些人類常見疾病。
該研究發(fā)表在Nature上,在經(jīng)歷了一系列失敗嘗試后,他們找到了一種基因工程改造小鼠胚胎的方法,使雌性小鼠能夠以比正常遺傳規(guī)律更快地速度將修改的基因傳播給后代。這一方法對(duì)雄性小鼠沒有作用,但是能在其身上產(chǎn)生突變。
圖片來源:Nature
Cooper說:“我們的研究結(jié)果表明,對(duì)小鼠使用這種方法比對(duì)昆蟲更加復(fù)雜,從而帶來一個(gè)問題,使用這種方法在野外釋放基因是否能達(dá)到我們所需的效率。一個(gè)擔(dān)憂是,雄性小鼠體內(nèi)存在的基因突變使它們對(duì)基因驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生抗性,而這會(huì)限制該方法被用于清除入侵嚙齒類動(dòng)物?!?/p>
不過,Cooper仍然在實(shí)驗(yàn)室中看到了基因驅(qū)動(dòng)的用途。它可以用來制造攜帶與人類疾病相關(guān)的多種遺傳缺陷動(dòng)物,如癌癥,糖尿病和關(guān)節(jié)炎。她說:“我們希望可以單獨(dú)完成所有這些變化,并了解每一個(gè)變化,然后將它們?nèi)空显谝黄稹!?/p>
蒙彼利埃大學(xué)的Christophe Bo?te表示,雖然這是一項(xiàng)關(guān)于哺乳動(dòng)物基因驅(qū)動(dòng)的原理驗(yàn)證,但是它表明利用這種方法控制入侵物種還只是遙遠(yuǎn)的預(yù)期。
他說:“他們的研究結(jié)果表明,這種在野外根除種群的工具遠(yuǎn)未實(shí)現(xiàn)。如此低的效率意味著需要花費(fèi)很多代時(shí)間,而且會(huì)出現(xiàn)對(duì)基因驅(qū)動(dòng)產(chǎn)生抗性的自然選擇。當(dāng)然這只是這些問題微小的技術(shù)部分。在將這種方法用于生物保護(hù)之前,仍然還有很多重要的倫理、監(jiān)管和生態(tài)問題需要考慮?!?/p>
Cooper表示,對(duì)于基因驅(qū)動(dòng)研究人員至關(guān)重要的是,要負(fù)起責(zé)任,并與更廣泛的社會(huì)各界討論他們的工作。
她說:“總會(huì)存在不滿意的人,因?yàn)榭倳?huì)有些人認(rèn)為這項(xiàng)工作不應(yīng)該進(jìn)行。我不知道這樣做是否真的有用。但這確實(shí)很麻煩,因?yàn)榈降资钦l有發(fā)言權(quán)?如果所有人都提出意見,那么就什么都無法做了。我認(rèn)為的這個(gè)領(lǐng)域的研究人員都是非常謹(jǐn)慎的科學(xué)家。重要的是,這是一種非常強(qiáng)大的技術(shù)。”
原文鏈接:https://www.theguardian.com/science/2019/jan/23/scientists-rewrite-mice-dna-so-genes-can-be-spread-through-species