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基因驱动通过遗传工程在少数个体中创造出理想的基因突变，然后通过交配可以在不到10代将这个突变传播到整个种群。
理论上，这种机制可以用来防止携带疟疾蚊子传播疾病，或者可能通过破坏入侵物种的繁殖能力来消灭它。
虽然科学家们已经在实验室里成功地证明了这一概念，但他们发现野生种群总是适应并产生对此产生抵抗力。 当基因驱动发挥作用时，它们要么全部或没有---- 没有细微差别---- 它们传播到所有个体，这可能是一个缺点。
康奈尔大学的一项研究，“A Toxin-Antidote CRISPR Gene Drive System for Regional Population Modification”发表在2月27日的《Nature Communications》杂志上，描述了一种新型的基因驱动，有可能延缓抵抗力。这种方法也可以应用于区域群体，限制其扩散到其他群体产生不良影响。
这篇论文的第一作者，计算生物学的助理教授 Philipp Messer 说: “这是我们开发新的基因驱动在一定程度上解决的两个问题。
在一种被称为归巢驱动的经典基因驱动中，一个后代从母亲那里继承一组基因（或者说基因组），从父亲那里继承另一组基因。 如果一个后代继承的来自父母的基因组只有一方有驱动的基因，而另一方没有驱动的基因，驱动就会自我复制到没有驱动的父母一方的基因组中。
Messer说: “现在这个个体的两个基因组都具有这种驱动力，它将把这种驱动力传递给每一个后代。”。
新的驱动是使用 CRISPR-Cas9基因编辑技术设计的，因此当驱动自我复制到一个新的基因组中时，CRISPR在没有驱动器的情况将染色体切开，并粘贴新的遗传密码。 但有时候，细胞会修复切口，并随机删除 DNA 字母。 当这种情况发生时，CRISPR 基因驱动不能找到它识别的基因序列来进行切割，从而产生抗性并阻止基因驱动扩散。
自然的遗传变异导致的DNA 序列变化也能产生抗药性，因为 CRISPR 基因驱动必须识别短的基因序列才能进行切割。
Messer说: “我们是第一批证明这是一个重大问题的实验室之一。”。
这篇论文描述了一种新的基因驱动，称为 TARE (Toxin-Antidote Recessive Embryo) ，它通过靶向一个对生物机能至关重要的基因来工作。 与此同时，有机体只需要这种基因的一个完整拷贝就可以存活。 与归巢驱动器所做的剪切和粘贴 DNA 不同，TARE驱动器只是简单地剪切另一个亲本的基因，使其失去功能。
同时，经过改造的 TARE 驱动基因的 DNA 序列已经被重新编码，这个基因可以工作，但不会被后代识别或删除。 如果一个后代继承了两个缺陷基因，这些个体将无法存活，从而从种群中消除这些基因拷贝。 与此同时，随着可存活个体的交配，越来越多存活的后代将携带 TARE 驱动的基因。
仅仅几个有归巢驱动力的个体就可以在整个种群中传播一种性状。 另一方面，TARE驱动不会将驱动复制粘贴到目标基因中，而是破坏后代中的一个目标基因拷贝。正因为如此，驱动需要更高频率的基因工程个体在种群中传播。 由于这个原因，TARE不太可能从一个不同的种群转移到另一个种群。
在实验室实验中，当携带TARE基因驱动的果蝇被放入野生型果蝇笼中时，仅经过六代笼中所有果蝇都携带TARE驱动。
研究人员指出，在野外，抵抗力的确可以随着TARE驱动变化而进化，特别是在非常大的种群中，但他们相信抵抗力的进化时间会更长，而且进化的速度会低得多。
文献来源:
Jackson Champer et al. A toxin-antidote CRISPR gene drive system for regional population modification, Nature Communications (2020). DOI: 10.1038/s41467-020-14960-3
新闻报道：
https://www.eurekalert.org/pub_releases/2020-03/cu-icg030320.php
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