新的“分驱”系统让科学家们坐上了(基因)驾驶座

  强大的新基因工程方法为科学家提供了革命性的全球紧迫性领域的潜力。

  所谓的基因驱动器,利用CRISPR技术影响遗传遗传,有望在特定物种的整个种群中迅速传播特定的遗传特征。例如,正在设计应用于昆虫的基因驱动技术,以通过防止蚊子宿主被感染来阻止诸如疟疾和登革热等毁灭性疾病的传播。在农业领域,正在开发基因驱动器,以帮助控制或消除经济上有害的农作物病虫害。

新的“分驱”系统让科学家们坐上了(基因)驾驶座

  但是,随着改变人口的能力,人们对这些变革性新技术在野外的长期影响提出了关切。研究人员和伦理学家提出了这样的问题:一旦有必要,基因驱动一旦在地区人口中变得松散,将如何受到制止。

  现在,美国加州大学圣地亚哥分校圣地亚哥分校塔塔遗传与社会研究所(TIGS)的研究人员和加州大学伯克利分校的同事们开发了一种新方法,可以对基因驱动释放进行更多控制。新的“拆分驱动器”的详细信息将于3月5日发表在《自然通讯》和《eLife》杂志上。

  最常见的基因驱动器采用两组分系统,该系统具有一个DNA切割酶(称为Cas9)和一个引导RNA(或gRNA),该RNA靶向基因组中特定位点的切割。Cas9 / gRNA切割后,基因驱动器及其携带的货物通过DNA修复过程被复制到断裂位点。

  传统的基因驱动器被设计为可以自动传播,而新开发的系统则设计有可将基因实施过程分开的控件。分裂驱动系统由插入基因组一个位置的不易分解的Cas9组件和可以在一个单独的位点复制其自身(连同有益性状)的第二个遗传元件组成。当两个元素同时存在于一个个体中时,就会产生一个“主动基因驱动”,将带有有益性状的元素传播到其大部分后代。但是,如果没有耦合,则具有有益性状的元素会在典型的世代遗传规则或孟德尔频率下继承,而不是不受限制地传播。

  如《自然通讯》(Nature Communications)论文所述,通过产生少量健身成本最终消除种群中的Cas9酶,分裂驱动系统极大地提高了基因部署的控制和安全性。

  “研究基本基因的驱动力本身并不是一个新颖的主意,但是我们观察到,某些分裂情况能够在首次引入时有效地散布货物,而经过几代人之后又没有留下任何Cas9的痕迹,而且在错误中也很少出现错误。 DNA修复过程很快就被淡化了,”《自然通讯》第一作者,加州大学圣地亚哥分校生物科学系的博士后学者杰拉德·特拉达斯(Gerard Terradas)说。

  《自然通讯》的论文还阐明了公众如何看待基因驱动的优势,因为可以根据期望的结果以多种方式灵活地设计改变野生种群的努力。

  新的分体驱动系统是在9月宣布的一项研究之前进行的。在该研究中,加州大学圣地亚哥分校的研究人员领导了两种新的主动遗传学中和策略的开发,这些策略旨在中止或灭活在野外释放的基因驱动。

  加州大学圣地亚哥分校自然传播研究高级作者兼科学总监Ethan Bier表示:“我们希望通过开发量身定制的方法来控制各种情况下的昆虫媒介和害虫,我们开发的灵活设计功能将广泛适用。 TIGS-UC圣地亚哥。

  加州大学圣地亚哥分校副教授奥马尔·阿克巴里(Omar Akbari)表示:“这些开创性论文反映了巨大的努力和卓有成效的跨UC合作,以展示新颖的基因驱动体系结构,以减轻耐药性等位基因的形成,同时为野生种群的改良提供安全的限定手段。 ,是eLife研究的资深作者。

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