综述：利用CRISPR技术控制和研究疟疾传播媒介按蚊

这篇综述系统阐述了CRISPR/Cas9技术如何革新疟疾媒介按蚊的基础生物学研究和新型防控策略开发。作者详细梳理了基因敲除（knock-out）、基因敲入（knock-in）等技术在宿主-病原互作（FREP1、LRIM1等靶点）、化学感受（Orco、IR21a等受体）和性别分化（dsx、fle等基因）研究中的应用突破，并创新性提出精准不育昆虫技术（pgSIT）、雌性特异性致死系统（IFEGENIA）和基因驱动（gene drive）等前沿防控策略，为疟疾 eradication 提供了全新思路。

　　

背景

疟疾作为全球最致命的传染病之一，每年导致约60万人死亡，其传播完全依赖按蚊叮咬。随着CRISPR基因组编辑技术的出现，对这类疾病媒介的研究和控制迎来了革命性突破。这项技术利用仅针头大小的可编程蛋白复合体（约34万个可首尾相连排列在针尖），为疟疾 eradication 带来了新的希望。

历史经验与教训

人类基因库中镰刀型红细胞、G6PD缺乏等保护性性状的进化，印证了疟疾对人类历史的深远影响。20世纪中期前，通过生态破坏性手段（湿地排干、砷剂喷洒等）在欧美成功阻断疟疾传播的案例表明：媒介控制无需永久持续，关键是在消除寄生虫后适时终止干预措施。这为现代基因防控策略提供了重要启示——通过物种特异性的种群抑制（population suppression）或种群替换（population modification）实现疾病阻断。

CRISPR技术体系建立

在按蚊中建立CRISPR工具经历了关键突破：

• 首例基因敲除靶向纤维蛋白原相关蛋白1（FREP1），证实其作为疟原虫入侵中肠的关键宿主因子
• 受体介导的卵巢货物转导技术（ReMot）通过母体血淋巴注射实现胚胎编辑，摆脱传统显微注射限制
• 同源辅助CRISPR敲入（HACK）利用染色体间基因转换现象，实现复杂模板的靶向整合

基础生物学研究突破

宿主-病原互作

• 唾液腺蛋白Saglin敲除揭示其参与疟原虫中肠定植而非唾液腺识别
• 免疫调节因子REL2过表达株系显示其对免疫缺陷通路（IMD pathway）的调控作用
• 脂转运蛋白mosGILT突变导致卵囊数量显著减少，证实其参与补体样反应通路

化学感受行为

• 离子型冷却受体IR21a敲除证实其通过温度排斥调控宿主搜寻行为
• 气味受体共受体Orco缺失使按蚊丧失对人类气味（Lindberger奶酪）的反应能力
• CO₂感受器Gr23/Gr24复合体被证实是维持二氧化碳敏感性的核心元件

生殖与性别决定

• 零种群增长基因（zpg）敲除产生无睾丸雄性，为遗传不育技术奠定基础
• 性别染色体激活因子（SOA）被鉴定为按蚊剂量补偿关键调控元件
• 雌性致死基因（fle）编辑实现>99%的性别纯化品系建立

新型防控技术

非驱动型技术

• X染色体粉碎器（X-shredder）通过靶向rDNA重复序列实现95%雄性产出
• 遗传雌性清除系统（IFEGENIA）通过fle基因编辑实现可诱导的子代雌性致死
• 精准不育昆虫技术（pgSIT）整合zpg和β2-tubulin靶向，实现>99.5%雄性不育

基因驱动系统

• 首例kh基因驱动虽实现99.5%的归巢效率，但因抗性等位基因积累未能达到种群替换
• 靶向雌性生育基因（如AGAP007280）的抑制型驱动在笼养试验中使种群崩溃
• 双性基因（dsx）驱动通过破坏雌性特异性外显子，展现出最接近野外应用的潜力
• 整合驱动（IGD）将Cas9插入必需基因内，理论上可降低抗性进化风险

挑战与展望

当前技术仍需突破三大瓶颈：

1. 操作体系优化：IFEGENIA等系统需整合荧光分选标记（如SEPARATOR）提升扩增效率
2. 抗性等位基因管控：特别是dsx驱动中罕见抗性突变可能影响长期效果
3. 抗疟效应强化：现有效应分子对疟原虫的抑制效果仍需提升

从实验室到田野的转化之路已然清晰，随着调控框架的完善，这些基因技术有望成为全球疟疾 eradication 终极方案的关键组成部分。