瘧疾仍然是世界上最致命的疾病之一。每年，瘧疾感染導致數十萬人死亡，其中大多數死亡發生在五歲以下兒童。美國疾病控制與預防中心最近宣布，美國發現了5 例蚊媒瘧疾病例（佛羅里達州4 例，德克薩斯州1 例），這是該國20 年來首次報告傳播瘧疾。

幸運的是，科學家們正在開發安全技術，通過對傳播引起疾病的寄生蟲的蚊子進行基因編輯來阻止瘧疾的傳播。加州大學聖地亞哥分校奧馬爾·阿克巴里教授實驗室的研究人員設計了一種新方法，可以從基因上抑制岡比亞按蚊種群，這種蚊子主要在非洲傳播瘧疾，並導致受影響地區的經濟貧困。新系統瞄準並殺死岡比亞雌性，因為它們叮咬人類並傳播疾病。

加州大學聖地亞哥分校的研究人員開發了一種新技術來抑制岡比亞按蚊，這種蚊子主要在非洲傳播瘧疾，並導致受影響地區的經濟貧困。圖片來源：Akbari 實驗室，加州大學聖地亞哥分校

第一作者、加州大學聖地亞哥分校生物科學學院博士後學者Andrea Smidler 與前碩士生、共同第一作者James Pai 和Reema Apte 於7 月5 日發表在《科學進展》雜誌上，創建了一個名為Ifegenia 的系統，“通過基因編碼的核酸酶中斷等位基因的遺傳性女性消除”的縮寫。該技術利用CRISPR 技術來破壞控制岡比亞蚊子性發育的無雌性(fle) 基因。

加州大學伯克利分校和加州理工學院的科學家為這項研究工作做出了貢獻。

Ifegenia 的工作原理是在非洲蚊子體內對CRISPR 的兩個主要元件進行基因編碼。其中包括Cas9 核酸酶、進行切割的分子“剪刀”，以及通過Akbari 實驗室在這些蚊子中開發的技術將系統引導至目標的引導RNA。他們對兩個蚊子家族進行了基因改造，使其分別表達Cas9 和fle 靶向嚮導RNA。

藝術家對Ifegenia 的描繪，這是加州大學聖地亞哥分校開發的一項新技術，它使用CRISPR 基因編輯來破壞控制非洲蚊子幼蟲性發育的基因。圖片來源：Reema Apte

“我們將它們雜交，在後代中，所有雌性蚊子都消失不見，”斯米德勒說，“這真是非同尋常。” 與此同時，岡比亞雄蚊繼承了Ifegenia，但基因編輯並不影響它們的繁殖。它們仍然具有繁殖能力，可以交配並傳播Ifegenia。由於雌性被移除並且種群達到繁殖的死胡同，這種蟲媒傳播最終被停止。作者指出，新系統規避了基因驅動等其他系統面臨的某些遺傳抗性障礙和控制問題，因為Cas9 和引導RNA 組件保持分離，直到群體準備好被抑制。

作者在論文中指出：“我們表明，Ifegenia 雄性仍然具有繁殖能力，並且可以加載fle 突變和CRISPR 機制，在後代中誘導fle 突變，從而導致持續的種群抑制。通過建模，我們證明反复釋放不咬人的Ifegenia 雄性可以作為一種有效、可限制、可控且安全的種群抑制和消滅系統。”

在新的種群抑制系統中，岡比亞按蚊幼蟲被注射了基於CRISPR 的基因編輯工具。圖片來源：Akbari 實驗室，加州大學聖地亞哥分校

越來越多的事實證明，蚊帳和殺蟲劑等對抗瘧疾傳播的傳統方法對於阻止疾病傳播無效。全球範圍內仍然大量使用殺蟲劑，主要是為了阻止瘧疾，瘧疾增加了非洲和亞洲地區的健康和生態風險。

Smidler 在2019 年加入加州大學聖地亞哥分校之前獲得了哈佛大學博士學位（公共衛生生物科學），她正在運用她在基因技術開發方面的專業知識來解決疾病的傳播及其帶來的經濟危害。當她和她的同事開發出Ifegenia 後，她對這項技術作為抑制系統的有效性感到驚訝。

Ifegenia 技術研究第一作者Andrea Smidler（左）和共同第一作者Reema Apte。圖片來源：Akbari 實驗室，加州大學聖地亞哥分校

“這項技術有可能成為世界迫切需要的安全、可控和可擴展的解決方案，以一勞永逸地消除瘧疾，”細胞與發育生物學系教授阿克巴里說。“現在我們需要轉變努力，尋求社會接受、監管使用授權和資助機會，以使該系統接受抑制野生瘧疾傳播蚊子種群的最終測試。我們即將對世界產生重大影響，在實現這一目標之前我們不會停止。”研究人員指出，Ifegenia 背後的技術可以適用於傳播致命疾病的其他物種，例如已知傳播登革熱（斷骨熱）、基孔肯雅熱和黃熱病病毒的蚊子。