Nature | 李芝倩等编辑 “隐形基因开关” 使蚊子不再传播疟疾

蚊子是传播疟疾等致命性疾病的主要媒介，被公认为对人类健康威胁最大的动物之一。根据世界卫生组织（WHO）统计，2023年全球疟疾病例高达2.63亿例，导致每年近60万人死于该传染病，其中80%为儿童。有效抑制蚊媒疾病传播，是当前全球公共卫生面临的紧迫任务。然而，长期使用杀虫剂导致蚊虫抗药性增强，使全球抗疟疾工作陷入困境，新冠疫情使这项工作更是雪上加霜。

为应对这一困境，科学家们不断探索利用基因调控技术阻断疟疾传播的可行性。传统策略通过在蚊虫体内表达抗疟疾效应因子，或突变蚊虫内的疟原虫受体基因来阻断疟原虫传播。但这些干预往往造成转基因蚊虫生存率下降、繁殖力减弱，或与野生种群的竞争力降低，限制了其应用前景。

2025年7月23日，加州大学圣地亚哥分校Ethan Bier教授、约翰斯·霍普金斯大学George Dimopoulos教授和加州大学伯克利分校John Marshall教授团队（共同一作为李芝倩和Yuemei Dong）联合在Nature上发表了文章Driving a protective allele of the mosquito FREP1 gene to combat malaria。研究团队通过精准编辑蚊子体内一个关键氨基酸位点，成功阻断疟原虫在蚊子体内的传播通道，并利用新的基因驱动体系，将这一改造快速扩散至整个蚊群。这项突破性进展为疟疾防控提供了全新的路径，也标志着基因编辑技术在传染病防治领域取得了突破。

精准基因编辑赋予蚊子抗疟疾能力

研究人员利用CRISPR-Cas9基因编辑工具，精准地将蚊子FREP1蛋白中的一个氨基酸由L224替换为Q224 （第224位氨基酸由赖氨酸L编辑为谷氨酰胺Q），实现了对疟原虫“易感”向“抗感”的转变。值得注意的是，之前的研究工作已发现，Q224突变自然存于天然“抗感”的个别蚊虫中。更令人振奋的是，这一改造并未影响蚊子的生长、发育和繁殖能力，显示出极强的生态适应性。

约翰斯·霍普金斯大学George Dimopoulos教授指出：“这项技术的美妙之处在于，我们借助自然基因变异，仅改变一个氨基酸序列，赋予蚊子‘防疫’能力，这为抗击这一致命疾病带来了全新可能。” FREP1蛋白是疟原虫穿越蚊子中肠、进入唾液腺的重要“通道”，而等位基因Q224能够抑制疟原虫进入蚊子中肠，从而降低疟原虫在蚊子体内的传播。

新型的连锁等位基因驱动系统快速传播抗疟疾等位基因

研究团队不仅完成了单个氨基酸替换，还设计了一个新型基因驱动系统——等位基因驱动系统（Linked Allelic-drive）。该系统能将抗疟原虫感染的Q224等位基因在蚊群中以远高于孟德尔遗传规律的效率快速传播，最终在自然种群中广泛取代原有的易感等位基因，从根源上阻断疟疾的传播。加州大学圣地亚哥分校Ethan Bier教授强调：“该系统的巧妙之处在于通过与被驱动的位点遗传连锁，避免抗感等位基因在驱动过程中的逃逸，同时抑制驱动过程产生的不必要的突变积累，从而大大提升基因驱动的精准性和安全性。”研究人员还表示，该系统在其他媒介昆虫及农作物害虫防治中具有很大的应用前景。

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-025-09283-6

制版人： 十一

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