文/陳根

CRISPR（Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats）技術(shù)發(fā)現(xiàn)于20世紀(jì)90年代初，其在發(fā)現(xiàn)的7年后首次用于生物化學(xué)實(shí)驗(yàn)，隨后迅速成為人類生物學(xué)、農(nóng)業(yè)和微生物學(xué)等領(lǐng)域流行的基因編輯工具。

CRISPR技術(shù)可以說(shuō)是生物科學(xué)領(lǐng)域的游戲規(guī)則改變者，其具有精準(zhǔn)、廉價(jià)、強(qiáng)大、易于使用等特點(diǎn)，影響極其深遠(yuǎn)。從改變老鼠皮毛的顏色到設(shè)計(jì)不傳播瘧疾的蚊子和抗蟲害作物，再到修正鐮狀細(xì)胞性貧血等各類遺傳疾病，CRISPR表現(xiàn)得都十分完美。

CRISPR編輯系統(tǒng)利用一種酶，能把一段作為引導(dǎo)工具的小RNA切入DNA，并可在切斷處做其他改變。以往研究表明，通過(guò)這些介入，CRISPR能使基因組更有效地產(chǎn)生變化或突變。

近日，基于CRISPR技術(shù)，科學(xué)家們開發(fā)出一種帶有內(nèi)置基因屏障的基因驅(qū)動(dòng)裝置，其可使驅(qū)動(dòng)裝置受到控制。在分子遺傳學(xué)家Omar Akbari實(shí)驗(yàn)室的領(lǐng)導(dǎo)下，研究人員設(shè)計(jì)了合成蒼蠅物種，在釋放出足夠數(shù)量后，作為基因驅(qū)動(dòng)器，其可以在當(dāng)?shù)貍鞑?，并在需要時(shí)被逆轉(zhuǎn)。

基因驅(qū)動(dòng)帶有內(nèi)置基因屏障的裝置，提供了一種非常安全和可逆轉(zhuǎn)的控制種群的方法。研究人員利用蒼蠅物種中的黑腹果蠅，使用CRISPR遺傳編輯技術(shù)開發(fā)了帶有內(nèi)置基因屏障的蒼蠅，這些蒼蠅與野生版本的黑腹果蠅在生殖上不兼容，這就需要通過(guò)將其種群限制在50%以下來(lái)控制和逆轉(zhuǎn)種群。

當(dāng)帶有內(nèi)置基因屏障的物種以足夠的數(shù)量部署在野外時(shí)，它們可以可控地成為一個(gè)種群，并在傳播過(guò)程中取代所有的野生對(duì)應(yīng)物。以瘧疾為例，開發(fā)出帶有遺傳元素并有內(nèi)置基因屏障的蚊子，其就無(wú)法傳播瘧疾。而隨著帶有內(nèi)置基因屏障的人造物種完成其暫時(shí)替代野生種群，它們的數(shù)量可以隨著野生型種群的重新引入而減少。

盡管物種轉(zhuǎn)換在自然界中不斷發(fā)生，但創(chuàng)造一個(gè)新人工物種實(shí)際上是一個(gè)相對(duì)較大的生物工程。CRISPR系統(tǒng)簡(jiǎn)化了這一過(guò)程，為研究人員提供了一套確定的工具，實(shí)現(xiàn)了在任一生物體中進(jìn)行物種進(jìn)化的方法。

該發(fā)明傳播的風(fēng)險(xiǎn)在可控制的范圍內(nèi)，未來(lái)，可為消除疾病和保護(hù)作物提供可能性。目前，相關(guān)研究成果已發(fā)表在《自然通訊》雜志上。