在种群中稳定疾病抗性基因的新机制

生物通报道：研究人员找到一种将目的基因固定在昆虫种群中的新方法，通过合成一种能够在果蝇中快速传播的自私遗传因子，帮助抗疟疾抗性基因在果蝇中传播。文章刊登于上周《Science》在线版。

　　

生物通报道：研究人员找到一种将目的基因固定在昆虫种群中的新方法，通过合成一种能够在果蝇中快速传播的自私基因（Selfish genes），帮助抗疟疾抗性基因在果蝇中传播。文章刊登于上周《Science》在线版。

巴尔的摩约翰霍普金斯大学彭博公共卫生学院Marcelo Jacobs-Lorena说这种方法对在昆虫种群中建立疾病抗性基因“似乎很管用”。“如果在果蝇中起作用的话，我认为对其它医疗价值极高的昆虫中也有作用。”

研究人员已经鉴别并制造出携带预防疟疾或登革热传播的遗传因子的蚊子；上上周，Jacobs-Lorena等发现如果饮用被感染的血液，一种疟疾抗性蚊子的生存能力会超过普通蚊子，尽管这种优势还不足够抗性基因在蚊子群体中固定下来。因此，研究人员开始寻找一条保证这种抗性基因在昆虫群体中快速传播的途径。

由美国加州理工学院Chun-Hong Chen率领的研究小组，依据Medea（母体效应显性胚胎发育停滞，maternal-effect dominant embryonic arrest）因子，合成出一种遗传因子。这些自私遗传因子在通过毒素－解毒系统时会选择自我生存。母体的Medea因子引起毒素释放到所有卵母细胞，只有本身遗传有Medea因子的后裔才会产生解毒剂。

研究人员研制出一种含有毒素和解毒剂的转座因子。“毒素”含有两个microRNA，能够沉默一种关键发育基因myd88表达。沉默卵母细胞中的myd88后，胚胎会出现腹侧模式缺陷，孵化失败。解毒剂含有myd88拷贝。Hay解释说：“毒素使（细胞）失去了一种重要功能，解毒剂补偿了这种功能。”

转作因子的效果不负众望：携带此转座因子的雌性果蝇与野生雄性果蝇交配后，大约一半的后代会出现模式缺陷并死亡。剩下的一半因为有胚胎解毒剂，存活下来。为了检验是否这种因子能够在果蝇群体中幸存下来，研究人员设计了网箱实验：开始时有25％的果蝇携带这种遗传因子，经过10－12代后所有的果蝇至少含有该因子的一个拷贝。

英国Keele大学Frederic Tripet说，下一步是向载体中添加受体基因，如诱导对疟疾有抗性的基因，这样得到的载体可将目的基因扩散到昆虫种群中。Hay说当前研究人员对蚊子卵子发生和早期胚胎形成等的阶段中，可能与疾病抗性基因（在种群中）传播有关的基因和启动子还知之甚少。但据Tripet说，“这只是一个时间问题，不是主要困难。”

在野生群体中建立这种遗传因子的一个潜在障碍是，蚊子群体会分别独立再生。“似乎我们研究这些群体越多，将要发现的生殖障碍越多，能够局部阻止或减慢转位因子的（在种群中）扩散的速度。”

向感染区的蚊子群体中引入疾病抗性基因，需要释放大量的遗传变异的蚊子。此前释放不育蚊子的结果显示，这是可行的。（生物通记者 小粥）

C.-H. Chen et al., "A Synthetic Maternal-Effect Selfish Genetic Element Drives Population Replacement in Drosophila," Science, published online March 29, 2007.
http://www.sciencemag.org