保护CRISPR基因驱动实验的有效策略

根据今天发表在eLife上的一项研究，研究人员首次展示了两种分子策略如何在实验室中保护CRISPR基因驱动的实验。

他们的研究报告bioRxiv的结果首次表明，科学家可以有效地利用合成靶位点和分裂驱动进行基因驱动的研究，而不用担心在整个自然人群中的意外传播。

基因驱动，比如在疟疾蚊子身上测试的基因驱动，是一种设计用来在人群中传播的基因包。他们通过一种叫做“驱动转化”的过程实现了这个目标，在这个过程中，Cas9酶和一种叫做导向RNA(gRNA)的分子在基因组的某个位置切割。然后在DNA断裂修复后复制驱动器。

纽约康奈尔大学生物统计与计算生物学系博士后研究员Jackson Champel解释说：“基于CRISPR的基因驱动引起了人们的热情和深切关注，因为它可能会在基因上改变整个物种。“这就提出了一个问题，那就是我们有能力防止这种驱动因素无意中从实验室传播到自然界。

“目前，避免意外传播的策略涉及对含有驾驶员的生物体进行物理限制。然而，考虑到人为失误的可能性，目前还不确定这是否足以降低任何意外逃到野外的可能性。”

最近，两种分子保护策略被提出，它们不仅限制了生物的研究。第一个是由合成靶位点驱动的，这些靶位点位于野生生物中不存在的工程基因组位点。第二种是切割驱动的，其中驱动构建体缺乏一种叫做内切核酸酶的酶，但依赖于一种被设计得很远的酶。

“这些策略的本质意味着它们应该防止在各自实验室线外的有效传播，”Champer补充道。“我们想知道它们是否都具有与标准寻的驱动器相似的性能，以及它们是否是早期基因驱动研究的合适替代品。”

因此，该团队在果蝇中设计并测试了三种合成靶位点驱动程序。每个驱动因子都以基因组中三个不同位点之一引入的增强型绿色荧光蛋白(EGFP)基因为目标。对于分体式驱动，他们设计了驱动结构，使得X联动底座发黄，缺少Cas9。

他们的分析表明，带有合成靶位点的CRISPR基因驱动程序(如EGFP)表现出与标准驱动程序相似的行为，因此可以用来替代这些驱动程序的大多数测试。拆分驱动程序显示出类似的性能，并且当难以使用合成目标时，还允许以自然序列为目标。其中包括需要针对天然基因的群体抑制驱动因素。

康奈尔大学生物统计与计算生物学系助理教授、资深作者菲利普刀子乐队说：“根据我们的研究结果，我们建议在未来基因驱动的开发和测试中，应该始终采用这些保护策略。“这对于大规模圈养实验非常重要，旨在提高我们对候选驾驶员预期种群动态的理解。最终，这种理解对于讨论将成功的驱动因素释放到野外的可行性和风险至关重要，例如减少疟疾和其他病媒传播的疾病。”

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