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基因編輯技術如何殺滅埃及伊蚊?轉基因操作的目標是什么?

關于人蚊大戰,基因技術祭出終極武器的這個話題,相信小伙伴們是非常有興趣了解的,因為這個話題是目前網絡上非?;馃岬?,既然大家都想要了解的話,下面一起來瞧瞧。

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人蚊大戰,人類已疲憊不堪

蚊子是世界上無處不在的物種。許多蚊子攜帶了病毒或者寄生蟲,當它們叮咬人類時,病毒或寄生蟲就有可能會感染人體,比如瘧疾,就是蚊子傳播的典型疾病,每年因瘧疾死亡的人多達數十萬。殺滅蚊子,切斷傳播途徑是解決這些疾病傳播的核心手段。

但是,蚊子的變異能力非常強。任何對付它們的手段,很快就會產生抗性。在人蚊大戰中,人類不得不使用高毒的農藥,比如DDT(學名雙對氯苯基三氯乙烷)。DDT為解決瘧疾作出了卓越的貢獻,但同時也帶來了嚴重的環境問題,許多國家為此不得不禁止使用它。這使得DDT甚至成了“曾經認為很好的科學發現,最后危害人類”的典型例子。但是,在瘧疾嚴重的地區,比如非洲,DDT之外的手段對付蚊子都力不從心。于是,在“因瘧疾而死人”和“DDT危害環境”的兩害相權之下,非洲很多地方不得不繼續使用高毒的DDT。

在世界其他地方,雖然瘧疾已經得到了很好的控制,但蚊子傳播的其他疾病,比如登革熱 、寨卡病毒、黃熱病等等,依然讓世界各國的衛生部門頭痛不已。

埃及伊蚊促使轉基因蚊子的研發

埃及伊蚊( Aedes aegypti )是蚊子的一種,是傳播登革熱和寨卡病毒的罪魁禍首。2009年和2010年,美國一些地區爆發了登革熱疫情。雖然我們很清楚控制了埃及伊蚊,就能控制這一疾病的傳播,但實際做起來還是力不從心。在花費了數百萬美元之后,蚊子還是沒有得到有效的控制。美國衛生官員們不得不考慮其他的方案。于是一家公司開發的轉基因蚊子,被選中了。

轉基因操作的目標并不是直接清除登革熱病毒,而是首先殺死埃及伊蚊,這樣它們所傳播的任何病毒也都會被消除。所以,雖然起初選擇這一方案的目標是消除登革熱,后來發現寨卡病毒也能很好地控制。

據估計,五分之四的人感染寨卡病毒沒有任何癥狀,如有癥狀,最常見的是發熱、皮疹、關節痛和結膜炎(紅眼睛)。麻煩的是,寨卡病毒迄今尚未有疫苗對付,如果懷孕婦女感染了,它將會傳遞給胎兒。本來美國沒有寨卡病毒,近年來隨著國際交往而被帶入美國本土,該病毒曾在佛羅里達出現。

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基因編輯技術如何殺滅埃及伊蚊

美國FDA此次批準試驗的轉基因埃及伊蚊,其體內會產生一種毒素。在實驗室里,這種毒素被四環素所抑制,所以它對蚊子沒有影響。一旦把轉基因蚊釋放到環境中,脫離了四環素的抑制,毒素就被激活了。事實上,這些毒素并非立即殺死蚊子,而是作用于其下一代。當釋放的轉基因雄蚊與自然環境中的雌蚊交配,產生的后代體內就會含有這種毒素。在蚊子幼蟲發育早期,毒素有活性,會殺死它們自身。也就是說,這種技術是讓交配的蚊子們逐漸失去繁殖能力,從而達到滅蚊效果。

這種轉基因蚊已在巴西、巴拿馬和加勒比海的開曼群島進行試驗過,達到了預期效果,所以研究者打算申請在美國本土進行釋放試驗。正好美國佛羅里達爆發了埃及伊蚊傳播的寨卡疫情。

在公眾對轉基因技術充滿顧慮的今天,這樣的一個打算勢必面臨著許多爭議。比如,用基因技術產生的這些毒素,蚊子也可能進化出抗性或者解毒機制,從而讓這種手段失效。到那時,蚊子的繁殖又會重新回到自然繁殖的狀態。此外,當地已有居民反對,用大眾媒體喜歡的說法是“不做小白鼠”。征求意見期滿之后,FDA最終能否批準這項試驗,也還未然可知。

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基因驅動技術,強大得讓人擔心

其實,釋放改造過的蚊子去對付蚊子,半個世紀前就開始了。彼時,釋放的是絕育的雄蚊,讓它們跟自然界的雄蚊子競爭,一旦絕育的雄蚊與雌蚊交配,其就無法產生后代。顯而易見,這一方案的核心,在于有多少絕育蚊子進入自然環境。這種方法能產生多大的影響,取決于絕育雄蚊與野生雄蚊的力量對比。

實際上,我們的目標并不是消滅蚊子,而是消滅蚊子所帶的病毒或者寄生蟲。在自然界,并不是所有的蚊子都會攜帶病毒和寄生蟲,對于這些蚊子來說,它們應該是有某種抗體來對抗病毒和寄生蟲。如果把這些抗體基因轉移到那些傳播病毒的蚊子體內,這些轉基因蚊子就不再“助紂為虐”,能夠與人類和平共處。人類也就不再處心積慮地對消滅它們。

不過,按照孟德爾遺傳規律,某一特定基因隨著逐漸傳代,會逐漸被“稀釋”。幾代之后,那些含有抗體基因的蚊子也就不剩下什么了。

基因驅動(Gene Drive)則是要打破孟德爾遺傳規律。它的目標,是使所需要的目標基因在繁殖中得到優勢傳播——只要是與含有目標基因(比如經過基因改造能產生抗體的基因)的蚊子交配,產生的后代都含有這一基因。這一設想最早出現在1940年代,不過當時一直只是設想而已。直到10年前,英國倫敦帝國學院教授奧斯汀·伯特(Austin Burt)提出:依靠基因驅動的DNA剪切技術改變物種的基因,從而控制疾病的傳播。不過,如何去剪以及如何改變,也還沒有實際方案。以至于到了2014年,科學家們討論基因驅動技術的潛在風險時,人們也還把它當作一個“假想的問題”。

出人意料的是,討論之聲猶在,2015年,美國就有兩個研究組成功地研制出了基因驅動改造的物種,分別是蚊子和果蠅。技術的突破在于,最新的基因組編輯技術CRISPR/Cas9。對于采用有性繁殖方式繁衍后代的物種,這一技術都可以改變它們的任何基因,然后讓它們在野生群體中傳播下去。

在孟德爾遺傳方式下,以蚊子為例,能產生抗體的基因改造蚊子,與不能產生抗體的野生蚊子交配,產生的子代是雜合子——也就是等位基因中一個能產生抗體,另一個不能。而經過基因驅動改造的蚊子,那段不能產生抗體的等位基因會被自動切掉,然后按照另一條DNA鏈上的基因序列進行修復。于是,得到的子代蚊子就成了能產生抗體的純合子蚊子。因此,當它再與其他蚊子交配,不管對方能不能產生抗體,下一代都是能產生抗體的純合子蚊子。這就意味著,只要釋放一些有基因驅動改造、具有特定抗病毒基因的蚊子,經過若干代之后,這一蚊子就基本上都是帶有抗體基因的“新物種”了。這種蚊子也就不再是傳播這種疾病的罪魁禍首。

實際上,基因驅動技術的應用遠不僅于此。除了用于改造蚊子消除瘧疾、登革熱、黃熱病等蚊蟲傳播的疾病,它還可以用于根除入侵物種。因外來物種的入侵破壞了當地的生態環境,美國每年遭受的損失高達420億美元,許多原生物種因入侵物種的生長能力太過旺盛而走向滅絕。

此外,農藥和除草劑的使用會讓目標物種產生抗性。一旦抗性產生,相應的農藥和除草劑就失去了功效。如果對沒有產生抗性的相應物種進行基因改造,再把它們釋放到自然界中,也就可能消除這些物種的抗性。

基因驅動的研究剛剛開始。這一武器的威力實在強大——動輒就改變整個物種。除了研究它的應用,它是否會產生人類期望之外的后果?人類是否能夠控制好它?……這都是擺在科學家們面前的課題,需要全面、深入地去考察研究。

好了,以上便是今日小編為大家帶來的關于【基因編輯技術如何殺滅埃及伊蚊】的最新報道了,若想了解更多的最新資訊,記得關注小編。

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