开发了基于CRISPR的新技术 通过精确制导遗传学控制害虫

使用CRISPR基因编辑工具，Nikolay Kandul，Omar Akbari及其在加州大学圣地亚哥分校和加州大学伯克利分校的同事设计了一种改变控制昆虫性别决定和生育能力的关键基因的方法。

新的“精确引导的无菌昆虫技术”或pgSIT的描述于1月8日发表在Nature Communications杂志上。

研究人员报告说，当pgSIT衍生的卵被引入目标种群时，只会出现成年不育雄性，从而形成一种新的，环境友好且成本相对较低的控制害虫种群的方法。

“CRISPR技术使我们的团队能够创新一种新的，有效的，物种特异性的，自限性的，安全的和可扩展的遗传群体控制技术，具有显着的潜力，可以在多种害虫和疾病媒介中开发和利用，”Akbari说。 ，加州大学圣地亚哥分校生物科学系助理教授。“在未来，我们坚信这项技术将在现场安全地用于抑制甚至根除目标物种，从而彻底改变昆虫的管理和控制方式。”

自20世纪30年代以来，农业研究人员已经使用选择方法将无菌雄性昆虫释放到野外，以控制和根除害虫种群。在20世纪50年代，在美国实施了一种使用辐射雄性的方法，以消除被称为新世界螺旋蝇的害虫物种，其消耗动物肉并对牲畜造成广泛的破坏。这种基于辐射的方法后来在墨西哥和中美洲的部分地区使用，并在今天继续使用。

新的pgSIT(精确引导的不育昆虫技术)在过去的一年半中由Kandul和Akbari在果蝇Drosophila中开发，使用CRISPR同时破坏控制雌性生存能力的关键基因和雄性有害生物的生育能力。研究人员说，pgSIT导致雄性后代不育，效率达到100%。由于目标基因对于大面积的昆虫是常见的，研究人员相信该技术可以应用于一系列昆虫，包括传播疾病的蚊子。

研究人员设想了一种系统，科学家可以通过该系统改变并产生目标有害生物的卵。然后将鸡蛋运送到世界任何地方的有害生物位置，从而避免了对现场生产设施的需求。研究人员表示，一旦将卵部署在害虫位置，新生的不育雄性将与野外雌性交配，无法产生后代，从而导致人口减少。

加州大学圣地亚哥分校生物科学系助理项目科学家坎杜尔说：“这是一项非常古老技术的新奇转折。”“这种新颖的扭曲使得它从一个物种到另一个物种极其便携，可以抑制蚊子或农业害虫的数量，例如那些以珍贵葡萄酒为食的食物。”

这项新技术不同于连续自我传播的“基因驱动”系统，这些系统将遗传改变代代相传。相反，pgSIT被认为是“死胡同”，因为雄性不育有效地关闭了后代的大门。

“无菌昆虫技术是一种环境安全且经过验证的技术，”研究人员在论文中指出。“我们的目标是开发一种新型的，安全的，可控制的，非侵入性的基于CRISPR的技术，可以跨物种转移，并在短期内在世界范围内实施，以对抗野生种群。”

随着pgSIT在果蝇中得到证实，科学家们希望开发埃及伊蚊(Aedes aegypti)的技术，这种蚊子是向数百万人传播登革热，寨卡病毒，黄热病和其他疾病的蚊子。

塔塔研究所全球主任Suresh Subramani说：“将这项工作扩展到其他害虫可能是一种普遍而且非常有用的策略，可以解决困扰人类并在全球范围内造成严重破坏的许多媒介传播疾病。”遗传与社会。

该论文的共同作者包括加州大学圣地亚哥分校的Junru Liu和加州大学伯克利分校的Hector Sanchez C.，Sean Wu和John Marshall。