基因屏障有效控制基因驱动物种无节制繁衍

　　从根除疾病到强化食品供应方面，基于CRISPR的技术为造福人类健康和安全提供了巨大潜力。现在基于CRISPR的基因驱动，正在被开发用来阻止毁灭性疾病的传播，如疟疾和登革热。但许多科学家和伦理学家对基因驱动的无节制传播提出了担忧。一旦在野外部署，科学家如何防止基因驱动像野火一样不受控制地在种群中传播？

　　现在，加州大学圣地亚哥分校的科学家和他们的同事已经开发出一种带有内置基因屏障的基因驱动装置，旨在使驱动装置受到控制。在分子遗传学家Omar Akbari实验室的领导下，研究人员设计了合成苍蝇物种，在释放出足够数量后，作为基因驱动器，可以在当地传播，并在需要时被逆转。

　　基因驱动有可能扩散到预定的边界之外， 带有内置基因屏障的基因驱动装置供了一种以非常安全和可逆转方式控制种群的方法，该论文发表在《自然通讯》杂志上。这种想法反映了自然界中新物种的形成。一个单一物种成员随着时间的推移而分散，如果新物种最终返回与原来的物种交配，它们可能会通过一种被称为生殖隔离的自然现象，而产生无法生存的后代。

　　加州大学圣地亚哥分校，加州理工学院、加州大学伯克利分校和创新基因组学研究所的研究人员利用苍蝇物种中的黑腹果蝇，使用CRISPR遗传编辑技术开发了带有内置基因屏障的苍蝇，这些苍蝇与野生版本的黑腹果蝇在生殖上不兼容。尽管物种转换在自然界中不断发生，但创造一个新人工物种实际上是一个相当大的生物工程挑战。SPECIES系统的美妙之处在于它简化了这一过程，为研究人员提供了一套确定的工具，可以在任何生物体中优雅地实现物种进化。

　　从概念上讲，当带有内置基因屏障的物种以足够的数量部署在野外时，它们可以可控地成为一个种群，并在传播过程中取代所有的野生对应物。以疟疾为例，可以开发出带有遗传元素并且内置基因屏障的蚊子，使其无法传播疟疾。由于该物种与野生型蚊子不相容，可以通过将其阈值种群限制在50%以下来控制和逆转其种群。这使研究人员能够根据需要限制和反转其扩散。随着带有内置基因屏障的人造物种完成其暂时替代野生种群，它们的数量可以随着野生型种群的重新引入而减少。这基本上使研究人员能够利用基因驱动的所有力量，如消除疾病或保护作物，而不存在无法控制传播的高风险。