一種能夠改變整個物種基因組的有爭議的技術首次應用於哺乳動物。在 7 月 4 日釋出在 bioRxiv 預印本伺服器上的一篇文章中，研究人員描述瞭如何使用 CRISPR 基因編輯技術在實驗室小鼠中開發“基因驅動”，該技術可用於根除有問題的動物種群。
基因驅動確保所選擇的突變幾乎遺傳給所有動物的後代。它們已經在實驗室的蚊子中被創造出來，作為一種潛在的瘧疾控制策略。研究人員提出了這項技術可以幫助消滅入侵的老鼠、小鼠和其他齧齒動物害蟲的可能性。但科學家表示，最新的研究打破了人們希望這種情況很快發生的希望。該技術在實驗室小鼠中效果不一致，而且在研究人員考慮在野外釋放該工具之前，仍然存在無數的技術障礙。
澳大利亞阿德萊德大學的發育遺傳學家保羅·托馬斯說：“這表明它有可能起作用，但也令人清醒”，他沒有參與這項研究。“在考慮將基因驅動作為齧齒動物種群控制的有用工具之前，還有很多工作要做。”他的實驗室正在進行類似的工作，作為國際聯盟的一部分，利用基因驅動來對抗入侵的齧齒動物。
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基因驅動的工作原理是確保一個生物體後代中，繼承某個“自私”基因的比例高於偶然發生的比例，從而允許突變或外來基因在種群中迅速傳播。它們自然發生在一些動物身上，包括小鼠，它們會導致死亡或不育。但是，革命性的 CRISPR-Cas9 基因編輯工具促成了合成基因驅動的發展，其目的是透過確保後代不育等方式，從野外消除瘧疾傳播蚊子等問題物種。該技術引起了爭議——甚至在聯合國生物多樣性會議上試圖在全球範圍內禁止其使用——因為如果釋放到野外，攜帶基因驅動的生物體可能難以控制。
由加州大學聖地亞哥分校的發育遺傳學家金·庫珀領導的團隊，並沒有試圖開發一種基因驅動使實驗室小鼠（Mus musculus）不育。相反，研究人員的目標是為這項技術建立一個試驗檯，他們說這項技術在基礎研究中也可能有用：他們偏向於一種導致小鼠出現全白色毛皮的突變的遺傳，而不是不育。
基於 CRISPR 的基因驅動利用基因編輯工具將一條染色體上的突變複製到另一對染色體上，通常是在動物的早期發育過程中。當庫珀的團隊在小鼠胚胎中嘗試這樣做時，突變並不總是被正確複製，而且該過程僅在雌性胚胎中起作用。
該團隊估計，這可能導致突變平均遺傳給雌性小鼠大約 73% 的後代，而不是大多數基因在正常遺傳規則下執行的通常的 50%。庫珀拒絕就其團隊的工作發表評論，因為它尚未在同行評審的期刊上發表。
倫敦帝國理工學院的分子生物學家託尼·諾蘭，也是一個開發攜帶瘧疾蚊子基因驅動的團隊的成員，他很高興看到基因驅動至少可以在齧齒動物身上起作用。他說，即使這項技術沒有成為根除工具，它也可能比現有技術更有效地產生模擬由多種突變引起的疾病的轉基因實驗動物。
其他研究人員一致認為這項研究很重要，但也表明了這項技術在齧齒動物領域還有很長的路要走。堪培拉澳大利亞國立大學從事 CRISPR 研究的遺傳學家加埃坦·布林吉奧說：“你能想象在野外使用這種基因驅動嗎？這不會發生的。”該技術的效率相對較低意味著基因驅動需要許多代才能在整個齧齒動物種群中傳播，從而有足夠的時間讓物種進化出抗性。
托馬斯將結果描述為在齧齒動物中開發基因驅動的努力的“現實檢驗”。他說：“這表明還有多少路要走。”托馬斯補充說，未來的工作應該尋求提高效率，並瞭解為什麼這項技術在雄性小鼠身上不起作用。
他是名為“入侵齧齒動物的基因生物控制” (GBIRd) 的聯盟的成員，該聯盟希望部署基因驅動來對抗老鼠和小鼠。
CRISPR 基因驅動並不是該聯盟應對入侵齧齒動物的唯一策略。GBIRd 成員，位於學院站的德克薩斯農工大學的遺傳學家大衛·斯雷德吉爾和他的團隊正在研究一種天然存在於小鼠中的基因驅動，稱為 t-單倍型。研究人員計劃修改這種自私的基因，以創造出無女兒的小鼠：攜帶兩個複製的雌性將只生育雄性，這可能會導致種群崩潰。
GBIRd 的合作伙伴，位於加利福尼亞州聖克魯斯的島嶼保護組織的主管希思·帕卡德說，如果基因驅動技術被證明可以有效控制齧齒動物，那麼島嶼是理想的試驗場所。齧齒動物殺蟲劑已經在小島上消滅了有問題的老鼠和小鼠，但在擁有複雜生態系統和大量人口的較大島嶼上使用風險太大。基因驅動可以限制在島嶼上，仍然是一項值得研究的技術。他說：“我們希望這可能成為一項可以為島嶼恢復社群服務的一種工具，但我們不知道它是否會起作用。”
本文經許可轉載，並於 2018 年 7 月 6 日首次發表。