遺傳界大牛Nature子刊：解決CRISPR基因驅動隱憂的新策略

　　基因驅動技術大大增加了特異基因傳遞給所有后代的機會，在開發他們首個合成基因驅動成果的同時，哈佛醫學院著名遺傳學教授、Wyss研究所的核心成員George Church，與哈佛醫學院生物工程師Kevin Esvelt博士一起，幫助率先制定了積極的生物安全措施，確保可在受限的實驗室試驗中有效及安全地研究基因驅動。

　　他們想象，利用稱作為CRISPR-Cas9的RNA引導基因編輯系統設計的合成基因驅動，有一天可以用于實驗室外阻止致命的昆蟲及動物傳播疾病，消滅威脅生態系統和農業的入侵物種。

　　現在，在發表于11月16日《自然生物技術》（Nature Biotechnology）雜志上的一項新研究中，由Church和Esvelt領導的一個研究小組演示了利用基因驅動開展研究工作的幾個有效安全保障機制，并提供了首個方法來逆轉基因驅動傳播的改變。

　　Church被譽為是個人基因組學和合成生物學的先鋒。1984年，Church和Walter Gilbert發表了首個直接基因組測序方法，該文章中的一些策略現在仍應用在二代測序技術中。此外，如今的多重化分子技術和條碼式標簽也是他發明的。Church還是納米孔測序技術的發明者之一。

　　與Wyss研究所合成生物學平臺的研究人員一起，Church和Esvelt領導基因驅動研究團體探討了負責任的實驗室行為及積極的、安全保障基因驅動研究的方針指南。他們最新的研究驗證了研究小組開發出來的一些安全保障方案的有效性，例如增加及改進物理生物防護屏障，及引入所謂的“分子約束”機制――利用遺傳改造來阻止實驗室生物在可能性非常小的事件中存活及繁殖，甚至逃至生態系統中。

　　Esvelt說：“基因驅動研究團體一直在積極探討，應該如何做才能保護共同的生態系統，現在我們證實了提出的安全保障措施可極好地發揮作用，因此每個基因驅動研究人員都應該在每個相關實驗室生物中采取這些措施。”

　　CRISPR基因驅動是利用RNA序列來引導切割基因的Cas9到達特異靶基因處完成編輯。研究小組開發的分子約束機制是通過操控這些生物學元件來阻止基因驅動在野外起作用。通過分開導向RNA和Cas9蛋白，使得它們不在同一生物體內共同編碼，或插入一個人工序列到靶基因中，基因驅動只會在實驗室生物體中激活，因此無法在野外發揮作用。

　　論文的共同第一作者、Wyss研究所及哈佛醫學院James Dicarlo說：“在實驗室中利用酵母，我們還證實了可以逆轉基因驅動施加給群體的一種性狀。”研究小組指出采用這一保障措施，在有需要時可以重寫基因驅動介導的群體水平改變。在這種情況下，最初施加的性狀可以逆轉，CRISPR基因驅動系統的生物學“機器”仍然存在，但卻在生物體DNA中失活。

　　這一可逆機制不只是在基因驅動造成意外副作用情況下的一個現成、有用的備用系統；能夠施加或逆轉基因驅動效應有一天也有可能用于管控諸如蚊子、入侵物種和破壞農作物的昆蟲等疾病傳播生物。

　　盡管在做好準備將基因驅動應用于受限的實驗室試驗之外的領域之前，還需在實驗室完成較多的工作，科學家們現在擁有了可以安全完成這些試驗的工具。同時，基因驅動本身就是可用來破壞實驗室動物基因組，及獲得有關基因復雜相互作用新見解的有用實驗室工具。

　　哈佛醫學院血管生物學教授、Wyss研究所創始主任Donald Ingber說：“基因驅動有著巨大的潛力來解決當前我們沒有解決方案的一些全球問題，例如瘧疾。但該領域需要積極開發出一些安全保障機制，及可逆能力來確保這一新技術的安全性，實現其巨大的潛力為人類造福。”