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牛津昆虫技术公司基因编辑了亿只蚊子,将投放在佛罗里达以控制疾病传播

美国佛罗里达州的埃及伊蚊正遭受灭顶之灾。美国环境保护署EPA授予生物科技公司oxitec(牛津昆虫技术实验性使用许可证,该公司从去年开始被允许在佛罗里达州投放共计超过10亿只特殊的埃及伊蚊—— Friendly-rM埃及伊蚊。埃及伊蚊中的雌…

牛津昆虫技术公司基因编辑了亿只蚊子,将投放在佛罗里达以控制疾病传播

佛罗里达州的埃及伊蚊正濒临灭绝。

美国环境保护署EPA授予生物科技公司oxitec(牛津昆虫技术实验性使用许可证,该公司从去年开始被允许在佛罗里达州投放共计超过10亿只特殊的埃及伊蚊—— Friendly-rM埃及伊蚊。

美国环境保护局EPA授予生物技术公司oxitec(牛津昆虫技术实验使用许可证)。自去年以来,该公司已被允许在佛罗里达州释放超过10亿只特殊的埃及伊蚊友好型-RM埃及伊蚊。

雌性埃及伊蚊是登革热、黄热病、寨卡、基孔肯雅热等疾病的主要传播者。它们不满足于只咬一个人或一只动物,会在产卵前多处撕咬吸血。所以一只携带病毒的埃及伊蚊可能会感染很多人。不仅如此,雌性埃及伊蚊产卵频繁且分散,这使得埃及伊蚊比其他蚊子更难控制。

Friendly埃及伊蚊均为雄性,不仅没有叮咬人畜的口器,还携带着自限性基因。这种自限性基因具有显性致死的特征,会使细胞过度生产一种蛋白质,干扰细胞生产其他发育必需的蛋白质,从而使携带这种基因的埃及伊蚊在发育成熟前死亡。

友善的埃及伊蚊是雄性,不仅没有能咬人和动物的口器,而且携带自限基因。这种自限性基因具有显性死亡的特点,会导致细胞过量产生一种蛋白质,干扰发育所必需的另一种蛋白质的产生,从而使携带这种基因的埃及伊蚊在发育成熟前死亡。

在实验室中,Friendly (TM)埃及伊蚊会被喂食解毒剂四环素,以正常存活,但在它们被放归野外后,自限性基因的后代会因为没有四环素而提前死亡。

Oxitec是一家美国公司,主要研究如何在世界范围内控制传播疾病和破坏农作物的昆虫,包括伊蚊、地中海果蝇、破坏农作物的大豆足蛾和小菜蛾等。其总部和RD机构位于英国牛子大学附近。它最初是由牛峰大学的卢克·阿尔菲教授和他的同事大卫·凯利和保罗·科尔曼在动物学系建立的,并从牛津大学动物学系独立出来,耗资900万英镑。

2014年4月,oxitec获得巴拿马国家生物安全委员会正式批准后,首批转基因埃及伊蚊在巴拿马放生,使巴拿马的埃及伊蚊数量减少了90%。

随后,青睐Oxitec的Precigen(生物制药公司)以1.6亿美元收购了它,并继续开发其技术。

2020年5月,Oxitec在巴西圣保罗州的Indayatuba试验了第二代FriendlyTM埃及伊蚊(代号OX5034),带来了显著的效果——经过13周的试验,与未投放转基因雄蚊的同城对照点相比,投放区95%的埃及伊蚊受到抑制。

与oxitec在巴拿马、印度和哥伦比亚发布的第一代友好型埃及伊蚊(代码ox503A)相比,在巴西圣保罗Indayatuba和美国佛罗里达州发布的第二代埃及伊蚊有两个新特点:

一个

第一种是雄性选择,即与野生雌蚊交配后,其后代中的转基因蛋白只杀死雌蚊,而雄性后代存活;

2

第二是这些雄性后代中有一半携带了自限性基因,可以再次遗传给后代,继续杀死雌性后代。但随着繁殖的继续,这种自限基因在种群中所占的比例会越来越少,直至消失。

在多个国家试验成功的Oxitec,让深受登革热等疾病困扰的国家兴奋不已,政府纷纷向其下订单。

2021年,惠康信托基金向Oxitec投资680万美元,扩大在巴西圣保罗的试点项目规模;2018年6月,比尔及梅林达·盖茨基金会还向oxitec提供了400万美元的财政援助,以支持其蚊虫控制项目。

在佛罗里达州释放转基因埃及伊蚊,是美国第一次在自然生态环境的范围里释放转基因动物,但却并不是美国第一次尝试“以蚊治蚊”一一基韦斯特和迈阿密就曾分别释放了另一种“工具”蚊子——携带沃尔巴克氏菌的蚊子。

佛罗里达州释放转基因埃及伊蚊是美国首次在自然生态环境中释放转基因动物,但这并不是美国首次尝试“以蚊控蚊”——基韦斯特和迈阿密分别释放了另一种“工具”蚊子——携带沃尔巴克细菌的蚊子。

中山大学-密西根州立大学热带病与昆虫媒介控制联合研究中心的Xi·智勇教授在广州建立了一个“蚊子工厂”,培育了一种携带沃尔巴克氏菌的白纹伊蚊(代号Hc)。这种白纹伊蚊与野生蚊子交配后产下的卵无法孵化后代,相当于被“绝育”。

Xi智勇团队采用的方法结合了基于辐射的昆虫不育技术(SIT)和细胞质不亲和技术(IIT)。

SIT是美国昆虫学家雷蒙德·布什兰和爱德华·克尼普林提出的一种杀灭害虫的方法。它利用辐射破坏昆虫的繁殖能力,使其后代无法存活,但其缺点是会降低昆虫的繁殖和生存竞争力,作用持续时间短。

IIT利用细胞质不相容的机制,仅将沃尔巴克氏体并殖吸虫病感染雄性蚊子。由于雌雄蚊的肺吸虫病种类不同,会发生细胞质不亲和,导致雌蚊产下的卵无法孵化。使用IIT还有一个难点,就是雌雄蚊子的共生菌一定不能相同,否则共生菌寄生的蚊子会取代当地的野生种群。

为了避免这两种方法的缺陷,Xi智勇的团队巧妙地将它们结合起来。IIT-西特技术培育的一种新型HC蚊子携带了三种不同的沃尔巴克品系,在孵化之前,它会用机器对雌雄蚊子进行物理分割,然后用特殊的x光仪器对雌性伊蚊进行绝育(不影响雄性伊蚊的繁殖能力和生存竞争力),确保释放到野外的99 ~ 100%都是HC雄性。“漏水”

2016年至2017年,Xi智勇的团队在广州沙子岛和大岛沙放生了大量的HC雄蚊,使得当地的野生白纹伊蚊几乎完全灭绝。

谷歌母公司Alphabet旗下生命科学部门Verily也在培育携带沃尔巴克氏菌的埃及伊蚊,不用于奚志勇团队采用的IIT-SIT技术,他们利用计算机视觉算法和人工智能分离雌雄蚊子。

谷歌母公司Alphabet的生命科学部门Verily也在培育携带沃尔巴克细菌的埃及伊蚊。他们没有使用Xi智勇团队采用的IIT SIT技术,而是使用计算机视觉算法和人工智能来区分雄性和雌性蚊子。

2017年,Verily与加州弗雷斯诺县综合蚊虫控制区(CMAD)和生物技术公司MosquitoMate合作,在弗雷斯诺县放生了由他们饲养的埃及伊蚊。2018年测得试点地区95%的埃及伊蚊被抑制。

这里提到的MosquitoMate是肯塔基州列克星敦的一家生物技术公司,接受携带沃尔巴克氏菌的白纹伊蚊订单。它不仅为灭蚊地区、市政当局和企业提供服务,肯塔基州列克星敦、路易斯维尔、法兰克福、中途岛和凡尔赛的普通家庭和社区也可以通过支付获得上门灭蚊服务。

与Oxitec通过转基因技术培育蚊子相比,培育携带沃尔巴克氏菌的蚊子的项目在性别筛选上花费更多,但后者更容易被大众接受。与转基因技术创造的新蚊子相比,沃尔巴克的细菌以前就存在于自然界。转基因技术是否会创造出更强壮的蚊子和可以传播疾病的蚊子,目前尚无定论,一些人和专家担心将大量转基因蚊子释放到自然环境中。

除了上面提到的利用自限性基因和沃尔巴克氏菌,还有科学家利用CRISPR-Cas9制造出一种突变基因,让携带这种基因的雌蚊无法繁殖。然而,携带这种基因的男性可以继续将这种导致女性不育的基因传递给后代。通过基因驱动技术,他们可以让这种遗传概率高达100%。伦敦帝国理工学院的生物学教授Andrea Crisanti的团队正在进行这项研究。

弗吉尼亚理工大学的研究人员也在尝试使用CRISPR-Cas9技术,将雄性决定基因添加到雌性蚊子胚胎的基因组中,这样它们的后代就能产生更多不咬人的雄性蚊子。

目前,研究CRISPR-Cas9技术的团队还没有公布大规模释放蚊子的实验计划。

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