為了打擊寨卡,讓我們以傳統的方式改變蚊子的傳統方式

研究人員正在研究伊蚊的大規模飼養技術 - 它們的生成時間僅為2.5週。 IAEA Imagebank,CC BY-NC-ND研究人員正在研究伊蚊的大規模飼養技術 - 它們的生成時間僅為2.5週。 IAEA Imagebank,CC BY-NC-ND

附近 恐慌造成的迅速蔓延寨卡病毒 對如何最好地控制傳播人類疾病的蚊子的問題帶來了新的緊迫性。 埃及伊蚊 蚊子叮咬全球各地的人們,傳播三種病毒性疾病: 登革熱, 基孔肯雅茲卡。 在收縮這些病毒後,沒有經證實有效的疫苗或特定藥物來治療患者。

蚊子控制 是目前限制它們的唯一途徑。 但這不是一件容易的事。 經典的控制方法如殺蟲劑是 失寵 - 它們可能會產生不利的環境影響 增加殺蟲劑抗性 在剩餘的蚊子種群中。 新 需要蚊子控制方法 - 現在

因此,時機成熟,探索一個長期以來的夢想 矢量生物學家包括我在內:利用遺傳來阻止或限制蚊子傳播疾病的傳播。 雖然基因編輯技術在過去的幾十年裡已經取得了巨大的進步,但我相信我們已經忽略了那些可以在這些昆蟲身上發揮作用的老式,經過驗證和真實的方法。 我們可以使用人們在其他動物和植物上使用的相同種類的選擇性育種技術來實現產生無法傳播人類病原體的蚊子的目標。

桌上的技術

減少昆蟲種群的一個經典策略是 洪水種群與不育雄性 - 通常使用輻照生產。 當目標人群中的雌性與這些雄性交配時,它們不會產生可行的後代 - 希望人口數量大幅下降。

這種方法的現代轉向是產生攜帶顯性致死基因的轉基因雄性,其基本上使它們無菌; 由這些雄性繁殖的後代在幼蟲階段死亡,消滅後代。 這種方法已經公佈了 生物技術公司Oxitec 目前是 用於巴西.

不僅僅是殺死蚊子,更有效和持久的策略是通過基因改變它們,使它們不再傳播致病微生物。

強大的新CRISPR編碼技術可用於製造轉基因(來自另一物種的遺傳物質)接管野生種群。 這種方法 在蚊子中運作良好 並且可能是一種方式 “驅使”轉基因進入人群。 CRISPR可以幫助快速傳播一種能夠抵抗病毒傳播的基因 - 科學家稱之為耐火性。


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但是CRISPR一直存在爭議,特別是適用於人類,因為它插入個體的轉基因可以傳遞給它的後代。 毫無疑問,使用CRISPR來創造和釋放轉基因蚊子會引發爭議。 美國國家情報局局長詹姆斯克拉珀已經走得太遠了 dub CRISPR是一種潛在的大規模殺傷性武器.

但轉基因技術是否需要遺傳修飾蚊子種群?多年來成功人工選擇各種性狀的例子。 在中心是一個卡通的“塊”科學家想要選擇在蚊子,所以他們不能傳播病毒。 Jeff Powell,作者提供

選擇性養殖的老式方式

人口的基因改造已經持續了幾個世紀並取得了巨大的成功。 對於人們用於食品或其他產品(包括棉花和羊毛)的幾乎所有商業上有用的植物和動物都已經發生過這種情況。 選擇性育種可以根據物種內自然發生的變異在群體中產生巨大的變化。

使用這種自然變異的人工選擇已經被證明是有效的,特別是在農業領域。 通過選擇具有所需性狀的父母(具有增加的產蛋量的雞,具有較軟羊毛的綿羊)連續幾代,可以產生始終具有期望性狀的“真正育種”菌株。 這些可能看起來與祖先非常不同 - 想想所有來自祖先狼的狗品種。

迄今為止,只有這種有限的工作 對蚊子做了。 但它確實表明,可以選擇傳播人類病原體的能力降低的蚊子。 因此,為什麼不使用天然存在於蚊子種群中的遺傳變異而不是引入其他物種的轉基因呢?

通過人工選擇獲得蚊子菌株比轉基因方法具有幾個優點。

  • 避免了圍繞轉基因生物(GMOs)的所有爭議和潛在風險。 我們只談論增加我們喜歡的天然蚊子基因種群的流行率。
  • 直接從目標群體獲得的選定蚊子在被釋放回野外角落時可能更具競爭力。 因為不能傳播病毒的新的難治性菌株僅攜帶來自目標群體的基因,所以它將特別適應當地環境。 已知用於產生轉基因蚊子的實驗室操作 降低他們的健康.
  • 從當地的蚊子種群開始,科學家們可以專門針對感染當地人群的病毒株進行耐火性​​檢測。 例如,登革熱病毒有四種不同的“變種”,稱為血清型。 為了控制疾病,所選擇的蚊子需要對當時在該地方活躍的血清型難以治療。
  • 有可能選擇不能傳播多種病毒的蚊子菌株。 因為一樣 埃及伊蚊 蚊子物種傳播登革熱,基孔肯雅病毒和寨卡病毒,生活在有這種蚊子的地方的人同時面臨這三種疾病的風險。 雖然尚未證實,但沒有理由認為仔細,精心設計的選擇性育種不能發展出無法傳播所有醫學相關病毒的蚊子。

幸運的是, 閡。 伊蚊 是人工飼養後最簡單的蚊子,其產生時間約為2.5週。 因此,與處理多年生殖的生物的經典植物和動物育種者不同,10代選擇這種蚊子只需幾個月。

這並不意味著使用這種方法可能沒有障礙。 也許最重要的是,使這些昆蟲難以傳播疾病的基因也可能使個體昆蟲比目標自然種群更弱或更不健康。 最終,實驗室繁殖的蚊子及其後代可能會被野外種群淘汰並褪色。 我們可能需要不斷釋放難治性蚊子 - 即那些不擅長傳播疾病的蚊子 - 以克服對所需難治性基因的選擇。

蚊子傳播的病原體本身也在發展。 病毒可能會發生變異以逃避任何轉基因蚊子的阻滯。 任何基因改造蚊子種群的計劃都需要製定應對病毒或其他病原體進化的應急計劃。 可以快速選擇新的蚊子菌株以對抗新版本的病毒 - 無需昂貴的轉基因技術。

今天,植物和動物育種者越來越多地使用新的基因操作技術來進一步改善經濟上重要的物種。 但這只是在已經採取傳統的人工選擇之後才能改善品種。 許多蚊子生物學家建議直接採用最新的花式轉基因方法,這些方法從未在蚊子的自然種群中發揮作用。 他們正在跳過一個經證實的,更便宜且爭議較少的方法,至少應該給出一個機會。

關於作者

談話杰弗裡鮑威爾,耶魯大學教授。 他的主要興趣是進化遺傳學和分子進化的基本問題,主要是使用果蠅作為模式生物,並將遺傳技術和概念應用於蚊子,以幫助控制它們傳播的疾病。

這篇文章最初發表於 談話。 閱讀 原創文章.

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