研究人員正在實驗室測試用於應對瘧疾蚊子的基因驅動技術
據BBC報導,研究小組Target Malaria正在實驗室測試用於應對瘧疾蚊子的基因驅動技術—下一代基因改造(GM) 技術。英國反轉基因壓力團體GM Freeze 的負責人Liz O’Neill 說:“這非常令人擔憂。釋放在實驗室裡專門創造的東西,以對抗自然,並毫無例外地在野生種群中傳播,這是非常傲慢的。”
基因驅動的工作方式聽起來像是科幻小說中的東西,但它們已經被用於實驗室測試。這是很複雜的事情,但這裡有一個簡單的解釋。
標準的轉基因是將一個新的、經過實驗室調整的基因引入一個生物體,而基因驅動技術則更進一步。它引入了一種基因驅動–一種實驗室創造的基因,它也可以自動複製自己–瞄準並刪除一個特定的天然基因。
它是這樣工作的:如果一個含有基因驅動的動物(親本A)與一個不含有基因驅動的動物(親本B)交配,那麼在開始結合它們的遺傳物質的成形胚胎中,親本A的基因驅動立即開始工作。它識別出與親體B相反的染色體上的自然基因版本,並通過將其從DNA鏈中切斷來破壞它。親本B的染色體然後自我修復–但這樣做是通過複製親本A的基因驅動。
因此,胚胎和由此產生的後代幾乎可以保證擁有基因驅動力,而不是標準的轉基因的50%的機會–因為胚胎從父母雙方獲得一半的基因。
基因剪刀
基因驅動是通過在一個基因上添加一種叫做Crispr的東西,一種可編程的DNA序列。這告訴它以新胚胎中另一父母的DNA中的自然版本為目標。基因驅動還包含一種進行實際切割的酶。
那麼,如此復雜的技術有什麼意義呢?人們希望基因驅動可以用來大大減少瘧疾蚊子的數量,以及其他害蟲或入侵物種。這個過程比標準的DNA更有效,因為每一個後代都有引入的基因特徵,它傳播得更快更遠。
處於該領域前沿的一個組織是Target Malaria,該組織已經開發出阻止蚊子產生雌性後代的基因驅動技術。這很重要,有兩個原因–只有雌性才會咬人,而沒有雌性,蚊子的數量就會急劇下降。
其核心目的是大大減少死於瘧疾的人數–根據世界衛生組織的數據,2020年有627,000人死於瘧疾。它還可以削減該疾病的經濟影響。2020年有2.41億個病例,大部分在非洲,估計瘧疾每年會使非洲大陸的經濟產出減少120億美元。
入侵物種–從甘蔗蟾蜍到獅子魚、褐蛇、果蠅、斑馬貽貝和日本結縷草–的財務影響甚至更高。根據美國農業部國家入侵物種信息中心的數據,它們每年給美國和加拿大帶來260億美元的損失。在全球範圍內,過去50年的影響為12.9億美元。
然而,像Liz O’Neill這樣的運動者說,不可預見的後果的風險太高了,例如基因驅動導致有害和不可預見的突變和連鎖反應。
她說:“基因驅動是類固醇增壓的轉基因。在談論基因驅動時,人們對使用任何基因改造的每一種擔憂都會成倍增加,因為它們被設計成可以傳播得很遠很廣。”
然而,雖然該技術尚未被授權在野外使用,但沒有禁令禁止繼續對其進行實驗室研究。經過2018年的嚴肅辯論,《聯合國生物多樣性公約》裁定,這種情況可以繼續。
Jonathan Kayondo 博士是烏干達Target Malaria 的首席研究員。他指出,自然基因驅動已經存在–支配性或”自私的基因”凌駕於較弱的基因之上。他還強調,在繼續開發工程基因驅動時,安全仍然是核心問題。
他說:“瘧疾是地球上最古老的疾病之一,儘管經過幾十年的努力,每分鐘仍有一名兒童死於瘧疾。”
“迫切需要創新的方法,因為瘧疾蚊子和瘧疾寄生蟲對目前的方法都越來越有抵抗力。基因驅動方法可以成為防治瘧疾的綜合方法的一部分,補充現有的干預措施。”
Kayondo博士補充說,Target Malaria正繼續在倫敦帝國理工學院和意大利研究公司Polo GGB對蚊子進行基因驅動測試。
他補充說:“該項目正在一步步進行,在每個階段都在評估該技術的安全性。”
“正在為研究的每個階段尋求外部科學建議和獨立的外部風險評估,如果有證據表明對人類、動物健康或環境安全的擔憂使得該技術不能被參與社區和國家政府所接受,該項目將不會進一步進行。”
世界上基因驅動的先驅開發者之一是美國生物學家Kevin Esvelt,他是麻省理工學院的副教授。他早在2013年就首次提出了這項技術。
Esvelt教授說,安全是最主要的關注點,而且它正在被納入最新的基因驅動技術。他說:“鑑於基因驅動有可能改變整個野生種群,從而改變生態系統,這種技術的發展必須包括強有力的保障措施和控制方法。”
Esvelt教授補充說,這種技術正由一種叫做“daisy chain”的東西提供。在這種情況下,基因驅動被設計成在幾代之後變得沒有活力。或者每一代都將其傳播減半,直到最終停止。他表示,利用這種技術,有可能控制和隔離基因驅動的傳播。
他說:“一個城鎮可以在其邊界釋放轉基因生物,以改變當地的(特定生物)種群,同時盡量減少對隔壁城鎮的影響。”