2020年9月18日Molecular Cell报道,美国加州大学圣地亚哥分校的研究者开发了两种新的基因驱动控制工具——e-CHACR和ERACR,可以针对基因驱动释放在野生环境后停止或消除其作用,目前已经在基因和分子水平上测试成功。该研究有助于解决基因驱动释放到野生环境中带来的生物安全的问题。
过去十年,科学家设计出了一系列控制基因遗传平衡的新工具。基于CRISPR技术的基因驱动器有望从实验室转移到野外,生物体被工程化以抑制毁灭性疾病,例如蚊媒疟疾、登革热等。但人们对将基因驱动生物释放到野生种群中的安全性提出了质疑。
此次,研究者基于果蝇开发了两个新的基因驱动控制工具,第一个被称为e-CHACR(erasing Constructs Hitchhiking on the Autocatalytic Chain Reaction),它可以放在基因组中的任何地方,利用基因驱动器上携带的Cas9酶使Cas9基因突变和失活,e-CHACR还能自我复制,继续“追逐”驱动器元件,直到其功能完全丧失;第二种中和系统称为ERACR(Element Reversing the Autocatalytic Chain Reaction),它被设计插入基因驱动器的附近,使用基因驱动器中的Cas9酶攻击Cas9的任一侧,将其切除,ERACR再复制自身并完全替换基因驱动器。
研究人员在分子水平上详细分析了e-CHACR和ERACR以及所得的DNA序列。ERACR和e-CHACR提供了阻止基因驱动扩散的方法,它们可能将工程化的DNA序列还原为更接近天然序列的状态。由于ERACR和e-CHACR不具有自己的Cas9基因,因此其作用只局限于基因驱动个体,不会编辑野生种群。研究者也表示,这些技术并不完美,研究者将继续优化使其成为更加强大的基因驱动控制工具。