陈根：基因屏障，可改变繁衍基因？

文/陈根

CRISPR（Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats）技术发现于20世纪90年代初，其在发现的7年后首次用于生物化学实验，随后迅速成为人类生物学、农业和微生物学等领域流行的基因编辑工具。

CRISPR技术可以说是生物科学领域的游戏规则改变者，其具有精准、廉价、强大、易于使用等特点，影响极其深远。从改变老鼠皮毛的颜色到设计不传播疟疾的蚊子和抗虫害作物，再到修正镰状细胞性贫血等各类遗传疾病，CRISPR表现得都十分完美。

CRISPR编辑系统利用一种酶，能把一段作为引导工具的小RNA切入DNA，并可在切断处做其他改变。以往研究表明，通过这些介入，CRISPR能使基因组更有效地产生变化或突变。

近日，基于CRISPR技术，科学家们开发出一种带有内置基因屏障的基因驱动装置，其可使驱动装置受到控制。在分子遗传学家Omar Akbari实验室的领导下，研究人员设计了合成苍蝇物种，在释放出足够数量后，作为基因驱动器，其可以在当地传播，并在需要时被逆转。

基因驱动带有内置基因屏障的装置，提供了一种非常安全和可逆转的控制种群的方法。研究人员利用苍蝇物种中的黑腹果蝇，使用CRISPR遗传编辑技术开发了带有内置基因屏障的苍蝇，这些苍蝇与野生版本的黑腹果蝇在生殖上不兼容，这就需要通过将其种群限制在50%以下来控制和逆转种群。

当带有内置基因屏障的物种以足够的数量部署在野外时，它们可以可控地成为一个种群，并在传播过程中取代所有的野生对应物。以疟疾为例，开发出带有遗传元素并有内置基因屏障的蚊子，其就无法传播疟疾。而随着带有内置基因屏障的人造物种完成其暂时替代野生种群，它们的数量可以随着野生型种群的重新引入而减少。

尽管物种转换在自然界中不断发生，但创造一个新人工物种实际上是一个相对较大的生物工程。CRISPR系统简化了这一过程，为研究人员提供了一套确定的工具，实现了在任一生物体中进行物种进化的方法。

该发明传播的风险在可控制的范围内，未来，可为消除疾病和保护作物提供可能性。目前，相关研究成果已发表在《自然通讯》杂志上。