蚊子 Bye Bye!利用基因工程技術來防治瘧疾

作者 | 發布日期 2015 年 12 月 26 日 0:04 | 分類 生物科技 follow us in feedly
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受夠了惱人的蚊子了嗎?蚊子不但煩人,還會傳播瘧疾與登革熱等疾病。科學家利用一項稱為基因驅動(Gene drive)的技術,製造具有不孕性的蚊子,藉此消滅它們!




在 Nature Biotechnology 期刊的一篇報告中,英國生物學家 Tony Nolan與 Andrea Crisanti 發現,只要使甘比亞瘧蚊(Anopheles gambiae)的 3 個特定基因產生變異,就會使它們的雌性後代失去生殖能力。該研究團隊對非洲的這種病媒蚊進行基因改造,使它們生下不孕的雌性後代。

在自然界中,雌蚊必須要在兩條染色體上都具有突變的生殖基因才會具不孕性,而雄蚊則不受影響。經過天擇的作用,這種對其族群有害的性狀會逐漸消失。不過,藉由基因驅動,卻能打破自然界的規則!該技術透過基因體編輯系統 CRISPR–Cas9,讓只有一個突變基因的個體,會自動把另一條染色體上對應的正常基因編輯修改,最後變成兩個突變基因,使得不孕性個體大增!

The spread of endonuclease gene drives

▲ 被試驗蚊子中,基因驅動的機制示意圖。(Source:eLife Science

在此試驗中,Tony Nolan 與 Andrea Crisanti 運用基因驅動的技術鎖定 3 個突變的不孕性基因,導入雄蚊與雌蚊體內,一直到第四代之後,其後代不論雌雄,皆帶有一組不孕性基因,使雌蚊幾乎完全不具生殖力。此外,為了瞭解基因驅動在自然族群間的傳播情況,他們也進行了模擬試驗:在圈養的環境中,放入帶正常基因與導入不孕性基因驅動的蚊子各 300 隻,經過 4 個世代後,有四分之三的蚊子帶有不孕性的突變基因,與遺傳學告訴我們的理論值完全相符!

 

人工造成物種不孕是否符合倫理?

如此完美的試驗結果,受到哈佛大學的演化工程學家 Kevin Esvelt 大為激賞!因為該試驗中的蚊子,正是每年造成上億人感染瘧疾,並奪走數十萬條性命的可怕物種。若能成功運用這項技術,將是人類的一大福音!然而,Esvelt 也表示,目前控制瘧疾的方式有兩種:一種是使瘧蚊自身產生對病原瘧原蟲的抗性,另一種則是導入不孕基因,使瘧蚊滅絕。兩者相比,後者對自然生態的衝擊明顯大的多。不過,若是採用前者來對抗瘧疾,效果可能比較有限,因為隨著自然變異,瘧原蟲也可能演化出抗性而繼續存活於瘧蚊體內,而若是利用後者,則瘧原蟲必須找到新的物種做為寄主,這對它們來說,是非常困難的!因此,後者也有其特有的好處。

Esvelt 指出,運用基因驅動來防治瘧疾已經算是相當成熟的技術,現在我們要做的應該是好好考慮我們該不該在非洲等疫區進行田野試驗,而如果要的話,又該如何執行?Nolan 本身也對將此抱持審慎態度。畢竟,生態系是一個極度複雜的系統,每個物種都在其中扮演特定的角色,必須在考量所有可能的影響後,才能夠進行田野試驗。否則,可能到時解決了瘧疾這個問題,卻又引發了新的問題!

(首圖來源:Wikimedia

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