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据加州大学圣地亚哥分校7月23日《自然》杂志发表的研究,科学家通过CRISPR技术改写蚊子基因,成功阻断疟疾传播链条。这一"基因剪刀"仅替换蚊子体内一个氨基酸,就让致命疟原虫无法进入唾液腺——每年导致60万人死亡的疟疾,或将迎来终结曙光?
改写一个氨基酸,蚊子变抗疟战士
由加州大学圣地亚哥分校、约翰·霍普金斯大学等机构联合完成的这项研究,瞄准了蚊子体内名为FREP1的蛋白质。该蛋白中的L224氨基酸是疟原虫的"通行证",帮助寄生虫从血液移动到蚊子唾液腺,进而感染人类。研究团队利用CRISPR-Cas9技术,精准将L224替换为Q224——这一自然界存在的基因变体,如同给疟原虫设置了"路障"。
在亚洲主要疟疾传播媒介斯氏按蚊中进行的实验显示,携带Q224的蚊子能有效阻断两种疟原虫(恶性疟原虫和间日疟原虫)的传播路径。约翰·霍普金斯大学疟疾研究所Dimopoulos教授解释:"这一改变利用了蚊子自身的基因资源,像一把精准的分子钥匙,锁死了寄生虫的感染通道。"
基因驱动技术:让抗疟特性席卷种群
更关键的是,研究团队开发的"等位基因驱动系统"能让Q224变异在蚊子种群中快速扩散。通过CRISPR工具,修改后的基因可通过繁殖传递给后代,理论上只需释放少量改造蚊子,几代之内就能使整个种群获得抗疟能力。实验显示,携带Q224的蚊子生存繁殖能力与普通蚊子无异,解决了基因改造生物的"适应性缺陷"难题。
加州大学圣地亚哥分校Bier教授强调:"这不是引入外来基因,而是将有害版本替换为有益版本。我们在果蝇实验中已证明,这种基因驱动可自我限制,不会无限扩散。"此前该团队利用类似技术逆转了农业害虫的杀虫剂抗性。
全球疟疾防控的新曙光
世界卫生组织数据显示,2023年全球疟疾病例达2.63亿,死亡59.8万人,其中80%是5岁以下儿童。现有防控手段面临双重困境:蚊子对杀虫剂产生抗性,疟原虫对药物耐药性增强。新冠疫情更导致2020-2022年间疟疾防控工作倒退,新增死亡人数超10万。
"传统方法如同打地鼠,而基因编辑能从源头切断传播链。"研究参与者、约翰·霍普金斯大学Dong博士表示。实验证实,改造蚊子叮咬疟疾患者后,疟原虫无法到达唾液腺,彻底失去感染能力。
争议与展望
尽管前景光明,基因驱动技术仍引发环境担忧。有生态学家警告:"蚊子在食物链中的作用尚未完全明确,大规模改造可能产生连锁反应。"对此研究团队回应,Q224是自然界存在的变异,不同于引入全新基因,风险可控。
目前该技术已在实验室阶段验证效果,下一步将在布基纳法索等疟疾高发区开展田间试验。比尔及梅琳达·盖茨基金会为该研究提供了主要资金支持,预计若进展顺利,5-8年内可投入实际应用。
"从实验室到田野,我们还有很长的路要走。"Bier教授说,"但这是第一次,我们看到了彻底消除疟疾的可能。"
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