下一代基因驱动技术问世

基于CRISPR的基因驱动和更广泛的主动遗传学技术正在彻底改变科学家们将某性状传递给另一代的方式。

加州大学圣地亚哥分校的科学家们现在已经开发出了一种新的种群基因驱动方式（也被称为“等位基因，alleles”）。

《Nature Communications》描述了等位基因驱动，它配备一个引导RNA（gRNA），指导CRISPR系统切下一个不想要的基因变体，并用一个首选的基因版本取代它。这一新驱动力扩展了科学家通过精确编辑改变生物体种群的能力。如果拿文字编辑作比喻，基于CRISPR的基因驱动就像一句一句地编辑，而新的“等位基因驱动”可以提供逐字编辑。

举例一个潜在应用，选取对杀虫剂产生抗性的农业害虫的特定基因，用原始的天然基因取代回来，在等位基因驱动下，选择性地交换单个蛋白质残基即可实现。

除了农业，还适用于携带疾病的昆虫。“如果我们在一个基因驱动元件上加入这种正常化的gRNA，例如使蚊子免疫疟疾的基因驱动元件，所产生的等位基因驱动将在种群中扩大传播。当遇到抗杀虫剂等位基因时，它将使用野生型易感等位基因切割和修复，几乎所有的新生后代都对杀虫剂敏感，且会对疟疾传播不敏感，”文章通讯作者Ethan Bier说。

“利用等位基因驱动力迫使这些物种回归自然敏感状态，将有助于打破农药过度利用导致的日益增长的环境破坏恶性循环，”文章一作Annabel Guichard说。

本文描述来了等位基因驱动的两个版本：“复制切割”，利用CRISPR系统选择性地切割不想要的基因版本；“复制移植”，促进选择性保护的位点旁边的有利等位基因的传播。

“这项研究的一个意想不到的发现是，该等位基因驱动产生的错误并不会传播给下一代，”Guichard说。“突变会产生一种不寻常的致死，被称为‘致命镶嵌性’。该过程有助于通过立即消除CRISPR驱动所产生的不必要的突变，使等位基因驱动更加有效。”

尽管这项新技术已经在果蝇中得到证实，但在昆虫、哺乳动物和植物中也有广泛应用潜力。据研究人员称，等位基因驱动技术的几种变体可以通过将作物的有利性状结合起来，例如在贫瘠的土壤和干旱环境中生长。

除了环境，等位基因驱动还可以创建下一代动物模型，并回答基础科学中的重要问题。目前，基因驱动和主动遗传学系统正被开发用于哺乳动物。科学家们说，等位基因驱动可以加速人类新疾病动物模型，这将有助于开发新的治疗方法。