乌拉圭想用基因驱动来消灭毁灭性的螺旋虫

2024-09-17 09:01来源:

情况很紧急。去年7月,由于全国爆发牛螺旋体病,巴拿马宣布进入动物健康紧急状态。今年2月,哥斯达黎加报告了200多起螺旋蝇袭击动物的案件,促使政府也宣布进入紧急状态。在乌拉圭,螺旋蝇每年给畜牧业造成4000万到1.54亿美元的损失。农产品出口是乌拉圭经济的关键,该国出口的80%以上的商品是农产品。牛肉占其中的20%,每年价值25亿美元。

美洲开发银行的农村发展专家Carmine Paolo De Salvo说,这使得该国寻找对抗害虫的新工具变得更加重要。他表示:“(乌拉圭)政府一直受到压力,要求对此采取行动。”

几十年来,科学家们一直在努力解决螺旋虫问题。一种被称为昆虫不育技术(SIT)的方法是由美国农业部的研究人员在20世纪50年代开发的。SIT包括用辐射使雄性螺旋蝇绝育。然后,用飞机将dna受损的雄蚊投放到受感染的地区。当它们与野生雌蝇交配时,产生的卵不会孵化,从而减缓种群增长,防止寄生虫的传播。

这种方法在包括中美洲部分地区在内的许多国家都取得了成效,使数百万牲畜和野生动物摆脱了害虫的痛苦折磨。在美国,一项使用SIT的区域根除计划效果非常好,1966年,美国农业部宣布在美国境内消灭了螺旋蝇。这对畜牧业的好处是巨大的:生产者节省了高达9亿美元,野生动物和农场动物的健康状况都得到了改善。

然而,即使是不育的雄性,根除螺旋蝇仍然是一项艰巨的挑战。为了防止螺旋蝇卷土重来,美国与中美洲和南美洲国家一道,在巴拿马和哥伦比亚边境建立了一个永久的不育蝇隔离区,每年需要持续供应数十亿只苍蝇。研究人员说,这种努力太昂贵了,而且在南美洲,它根本不足以消灭螺旋蝇,因为这种害虫在那里根深蒂固,很难监测。因此,人们一直在寻找替代工具。

由alejo menchaca提供

是CRISPR基因驱动系统的先驱凯文·埃斯维尔特(Kevin Esvelt)首先让团队产生了使用这种系统的想法。埃斯维尔特在参观麻省理工学院媒体实验室时遇到了乌拉圭研究小组,当时他正在美国进行针对莱姆病的基因驱动工程本地化版本的实验。那次会面后不久,埃斯维尔特坐上了飞往乌拉圭的飞机,在那里他见到了门查卡,并说服乌拉圭官员启动一项基因驱动项目,以消灭螺旋虫。这将比SIT有优势,因为虽然SIT减少了成功分娩的数量,但基因驱动所带来的不孕症会传给几代人。

该团队正在寻求使用斯科特成功开发的一种方法来对付牲畜害虫。在最近的一项研究中,斯科特和他的团队在斑点翼果蝇身上进行了测试,斑点翼果蝇是一种攻击软皮水果的入侵果蝇。他们为这项研究开发的基因驱动携带了所谓的双性基因的编辑版本,这对果蝇的繁殖至关重要。在笼养试验中,他们将经过基因改造的果蝇种群与没有经过基因编辑的果蝇种群结合起来,模拟现实世界的释放。他们发现,基因驱动的复制率为94%到99%——超出了他们预期的效率。“这是第一个真正有效的抑制农业害虫的基因驱动,”斯科特说。他希望类似的技术能应用于螺旋虫,让研究人员进行更安全的测试。

这不会是一个快速的过程。北京大学的研究人员杰克逊·钱珀(Jackson Champer)说,组装基因驱动系统、对其进行测试,并获得田间释放的批准,可能需要很多年的时间。钱珀不是乌拉圭团队的成员。“这不是一件容易的事;在基因驱动方面有很多失败的尝试。”

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