@ 2018.09.20 , 15:00

基因驱动:可以快速改造物种的技术

基因驱动:可以快速改造物种的技术
安装驱动,逆天改命
这项进展迅速的新技术可以永久改变一个种群乃至整个物种的性状。相信大家都很熟悉孟德尔遗传定律,在产生后代时,亲代的基因有50%的可能传给后代。但是也存在特殊情况,有一些遗传成分能够以更高的概率遗传给子代。“基因驱动”技术就是利用了这一原理,将特定基因与这些遗传成分锁定,从而实现特定基因在种群中的快速扩散,改变整个种群的性状。
这种技术带来的好处显而易见。可以使昆虫不再传播疾病,阻止害虫蚕食农作物,提高珊瑚抗环境压力的能力,以及阻止入侵物种对生态系统的破坏。然而,研究者们深知,改造甚至消灭一个物种可能产生深远的影响。所以,他们建立了一系列规定来管理这项技术从实验室到野外实验和未来应用的转移。
研究者们已经花了几十年时间来探索利用基因驱动来对抗疾病以及解决其他问题。最近几年,这一领域的研究突飞猛进。这要归功于CRISPR基因编辑技术的引入,这一技术使得在染色体特定位点插入遗传物质变得相对容易了。2015年,多篇文章报道了基于CRISPR的基因驱动在酵母、果蝇和蚊子种群内的传播。还有一项研究实现了蚊子种群内抗疟原虫基因的传播,这在理论上可以限制疟原虫的传播。另一项研究则干扰了另一种蚊群中母蚊的生育能力。
今年,有人开发了一个CRISPR基因驱动体系用于操控小鼠毛色,结果只在雄性小鼠中起作用。即便如此,这一结果也验证了该技术用于消灭或者改变害鼠或其他对农作物和野生动物造成威胁或传播疾病的哺乳类物种的可能性。
美国国防部先进研究项目局是最热衷于这一技术的研究者之一。他们已经在利用基因驱动技术对抗蚊媒疾病和入侵性啮齿类动物的研究上花了1亿美元。盖茨基金会也在运用基因驱动技术对抗疟疾的研究上投入了7500万美元。
虽然前景看似美好,但基因驱动也引出了许多问题。这些基因会不会转移到其他物种身上呢?从生态系统中完全抹除某个物种会不会有风险呢?这项技术会不会被坏心肠的人利用,比如去扰乱农业发展呢?
为了避免这些可怕的后果,有人开发了一种开关,只有给予某一特殊物质之后基因驱动才会进行。此外,多组科学家也在制定准则来指导基因驱动各期实验的推进。例如在2016年,美国国家科学院、工程和医学研究院评估了这类研究并制定了建议。2018年,一个国际大型工作组制定了从实验室研究到野外释放的路线图,包括国防部和盖茨基金等组织也出席了部分会议。对于在非洲使用基因驱动技术以对抗疟疾,该工作组也做出了建议,他们认为公共健康安全才是最重要的。
除了降低技术本身的风险外,许多研究者们还希望能够减少意外和失误,以避免引起限制性政策。在2017年的一篇关于使用基因驱动来消灭有害哺乳类动物的文章中,来自麻省理工学院的Kevin M. Esvelt以及来自新西兰奥塔哥大学的Neil J. Gemmell有些担忧,他们认为一次国际性的意外事件会使基因驱动研究后退十年甚至更长时间。“单就疟疾来说,”他们预测道,“后退的代价将会是数以百万计的本可以挽救的人命。”

注:前面那篇讲非洲基因工程蚊的文章,用的应该就是这种技术,不过因为它们不能产生后代,所以不能发挥这种技术的真正实力。
本文译自 scientificamerican,由译者 八角 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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