防止基因工程和未改变的生物产生后代的新方法

应用基因工程使人类和环境受益的一个主要障碍是基因被改变的生物体可能与其天然对应物一起产生后代，将新基因释放到野外。现在，明尼苏达大学生物技术研究所的研究人员已经开发出一种有希望的方法来防止这种杂交。这种被称为“合成不相容性”的方法有效地使工程生物成为一个独立的物种，无法与其野生或驯养的亲属生产可行的后代。

合成不相容性可用于控制或根除入侵物种，作物害虫和携带疾病的昆虫，以及防止改变的基因从转基因作物逃逸到其他植物种群中。结果今天在线发表在Nature Communications杂志上。

该技术使用一种称为“可编程转录因子”的新型分子工具，可以控制哪些基因被打开以及哪些基因在生物体中被关闭。如果工程化生物与野生对应物交配，则转录因子通过激活导致其细胞死亡的基因而使后代无法存活。

“这种方法特别有价值，因为我们不会引入任何有毒基因，”来自Smanski实验室的博士后学者Maciej Maselko表示。“遗传不相容性是由于生物体内的基因在错误的地方或时间开启的。”

这项研究是在啤酒酵母中完成的，但它可以使用一种名为CRISPR-Cas9的新基因编辑技术应用于昆虫，水生生物和植物中。“控制基因流动的其他方法，例如破坏花粉或使用化学物质来控制作物的繁殖，是非常具有物种特性的，并且会改变作物的繁殖方式。我们的方法预计几乎适用于任何有性繁殖的生物体，而不会改变它们的生长方式。通常会成长，“领导这项研究的助理教授Michael Smanski说。

合成不相容性可以使用农作物来生产药物以及食物，饲料和燃料。它还为利用基因工程控制入侵物种或害虫(如北美的亚洲鲤鱼和世界各地的携带疾病的蚊子)的种群带来了希望。

斯宾斯基说，下一步是证明这种方法可以在酵母以外的生物体中发挥作用“我们正致力于进入模式鱼，昆虫，线虫和植物，”他说。

明尼苏达大学生物科学学院致力于通过提高生命机制的知识和培养学生创造明天的生物学来改善人类福祉和全球状况。

视频说明：活细胞成像视频，显示酵母中交配实验的结果。来自野生型酵母的后代(左)生长并分裂形成微集落。野生型和“合成不相容性”菌株(右)之间的杂交后代是不可行的。