PNAS：基于CRISPR/cas9的基因驅動可以抑制農業害蟲
摘要：研究人員首次使用基因驅動系統來抑制一種重要的農業害蟲。
根據北卡羅來納州立大學的一項新研究，研究人員已經開發出一種基于CRISPR/Cas9的“歸巢基因驅動系統”，可以用來抑制斑翅果蠅 Drosophila suzukii 的數量。這種果蠅是一種所謂的“spotted-wing Drosophila”，會破壞北美、歐洲和南美洲部分地區的軟皮水果。
北卡羅來納州立大學的研究人員開發了雙CRISPR基因驅動系統，針對一種特定的斑翅果蠅基因，這種基因被稱為doublesex，對果蠅的性發育很重要。CRISPR的意思是“排列有序的短回文重復序列”，Cas9是一種像分子剪刀一樣切割DNA的酶。CRISPR系統源于細菌免疫系統，它可以識別并摧毀病毒和其他入侵者，目前正在開發中，作為人類、植物和動物健康問題的解決方案，以及其他用途。
北卡羅來納州昆蟲學家Max Scott是這篇《美國國家科學院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)研究的論文通訊作者，他說，在許多實驗中，以doublesex為目標導致雌性不育，因為雌性無法產卵。
圖1 研究人員已經開發出一種基于CRISPR/Cas9的“歸巢基因驅動系統”
Scott說:“這是第一次在農業害蟲中進行所謂的歸巢基因驅動，可能用于抑制害蟲。”
基因驅動可以優先選擇、改變或刪除特定的特征或特征，并將這些編輯“驅動”給后代，有時導致將這些變化傳遞給后代的幾率遠遠超過50%。
“基因驅動意味著有偏見的遺傳，”Scott說。
研究人員使用一種熒光紅色蛋白來標記果蠅基因藍圖或基因組中CRISPR/Cas9基因變化的存在。該論文稱，基因驅動系統將這種熒光蛋白傳遞給了94-99%的后代。
研究人員還使用數學模型來預測基因驅動系統在實驗室飼育箱中抑制特定果蠅種群的效率。該模型顯示，每4只“野生”果蠅(非轉基因)釋放一只轉基因果蠅，就可以在大約8到10代內減少果蠅的數量。
Scott說:“因為doublesex是如此保守的基因，在如此多的果蠅物種中，雌性的發育都需要這種基因，我認為歸巢基因驅動策略可以用于其他害蟲。”
Scott和他的合作者先前成功地用一種只產生雄性的菌株抑制了斑翅果蠅的數量，并且用類似的方法減少了新世界螺旋蠅（New World screwworm fly.）的實驗室數量。
接下來的步驟包括在北卡羅來納州進行試驗。
“我們正在做群體飼育箱 population cage抑制實驗。我們希望了解以1:4的比例反復釋放果蠅是否會像模型所顯示的那樣抑制飼育箱里的果蠅數量，”Scott說。
參考資料：
[1] CRISPR-Cas9 based split homing gene drive targeting doublesex for population suppression of the global fruit pest Drosophila suzukii
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