一种能够改变整个物种基因组的有争议的技术首次应用于哺乳动物。在 7 月 4 日发布在 bioRxiv 预印本服务器上的一篇文章中，研究人员描述了如何使用 CRISPR 基因编辑技术在实验室小鼠中开发“基因驱动”，该技术可用于根除有问题的动物种群。
基因驱动确保所选择的突变几乎遗传给所有动物的后代。它们已经在实验室的蚊子中被创造出来，作为一种潜在的疟疾控制策略。研究人员提出了这项技术可以帮助消灭入侵的老鼠、小鼠和其他啮齿动物害虫的可能性。但科学家表示，最新的研究打破了人们希望这种情况很快发生的希望。该技术在实验室小鼠中效果不一致，而且在研究人员考虑在野外释放该工具之前，仍然存在无数的技术障碍。
澳大利亚阿德莱德大学的发育遗传学家保罗·托马斯说：“这表明它有可能起作用，但也令人清醒”，他没有参与这项研究。“在考虑将基因驱动作为啮齿动物种群控制的有用工具之前，还有很多工作要做。”他的实验室正在进行类似的工作，作为国际联盟的一部分，利用基因驱动来对抗入侵的啮齿动物。
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基因驱动的工作原理是确保一个生物体后代中，继承某个“自私”基因的比例高于偶然发生的比例，从而允许突变或外来基因在种群中迅速传播。它们自然发生在一些动物身上，包括小鼠，它们会导致死亡或不育。但是，革命性的 CRISPR-Cas9 基因编辑工具促成了合成基因驱动的发展，其目的是通过确保后代不育等方式，从野外消除疟疾传播蚊子等问题物种。该技术引起了争议——甚至在联合国生物多样性会议上试图在全球范围内禁止其使用——因为如果释放到野外，携带基因驱动的生物体可能难以控制。
由加州大学圣地亚哥分校的发育遗传学家金·库珀领导的团队，并没有试图开发一种基因驱动使实验室小鼠（Mus musculus）不育。相反，研究人员的目标是为这项技术创建一个试验台，他们说这项技术在基础研究中也可能有用：他们偏向于一种导致小鼠出现全白色毛皮的突变的遗传，而不是不育。
基于 CRISPR 的基因驱动利用基因编辑工具将一条染色体上的突变复制到另一对染色体上，通常是在动物的早期发育过程中。当库珀的团队在小鼠胚胎中尝试这样做时，突变并不总是被正确复制，而且该过程仅在雌性胚胎中起作用。
该团队估计，这可能导致突变平均遗传给雌性小鼠大约 73% 的后代，而不是大多数基因在正常遗传规则下运行的通常的 50%。库珀拒绝就其团队的工作发表评论，因为它尚未在同行评审的期刊上发表。
伦敦帝国理工学院的分子生物学家托尼·诺兰，也是一个开发携带疟疾蚊子基因驱动的团队的成员，他很高兴看到基因驱动至少可以在啮齿动物身上起作用。他说，即使这项技术没有成为根除工具，它也可能比现有技术更有效地产生模拟由多种突变引起的疾病的转基因实验动物。
其他研究人员一致认为这项研究很重要，但也表明了这项技术在啮齿动物领域还有很长的路要走。堪培拉澳大利亚国立大学从事 CRISPR 研究的遗传学家加埃坦·布尔吉奥说：“你能想象在野外使用这种基因驱动吗？这不会发生的。”该技术的效率相对较低意味着基因驱动需要许多代才能在整个啮齿动物种群中传播，从而有足够的时间让物种进化出抗性。
托马斯将结果描述为在啮齿动物中开发基因驱动的努力的“现实检验”。他说：“这表明还有多少路要走。”托马斯补充说，未来的工作应该寻求提高效率，并了解为什么这项技术在雄性小鼠身上不起作用。
他是名为“入侵啮齿动物的基因生物控制” (GBIRd) 的联盟的成员，该联盟希望部署基因驱动来对抗老鼠和小鼠。
CRISPR 基因驱动并不是该联盟应对入侵啮齿动物的唯一策略。GBIRd 成员，位于学院站的德克萨斯农工大学的遗传学家大卫·斯雷德吉尔和他的团队正在研究一种天然存在于小鼠中的基因驱动，称为 t-单倍型。研究人员计划修改这种自私的基因，以创造出无女儿的小鼠：携带两个拷贝的雌性将只生育雄性，这可能会导致种群崩溃。
GBIRd 的合作伙伴，位于加利福尼亚州圣克鲁斯的岛屿保护组织的主管希思·帕卡德说，如果基因驱动技术被证明可以有效控制啮齿动物，那么岛屿是理想的试验场所。啮齿动物杀虫剂已经在小岛上消灭了有问题的老鼠和小鼠，但在拥有复杂生态系统和大量人口的较大岛屿上使用风险太大。基因驱动可以限制在岛屿上，仍然是一项值得研究的技术。他说：“我们希望这可能成为一项可以为岛屿恢复社区服务的一种工具，但我们不知道它是否会起作用。”
本文经许可转载，并于 2018 年 7 月 6 日首次发表。