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  • 一个正常的编辑基因具有被继承50%的机会。因为大部分的变化降低了机体在它的祖先栖息繁殖能力,我们默认的预期是,变化就会被淘汰。菊花驱动器可以通过赋予一个短暂的继承优势,这只能持续到它运行的菊花链连接和停止的有效引进到改变为当地居民。相比之下,一个标准的自传播基因驱动器预计将扩展到通过基因流连接,可能排除安全的现场试验,并可能引发国际争端的所有人群。

    一个正常的编辑基因具有被继承50%的机会。因为大部分的变化降低了机体在它的祖先栖息繁殖能力,我们默认的预期是,变化就会被淘汰。菊花驱动器可以通过赋予一个短暂的继承优势,这只能持续到它运行的菊花链连接和停止的有效引进到改变为当地居民。相比之下,一个标准的自传播基因驱动器预计将扩展到通过基因流连接,可能排除安全的现场试验,并可能引发国际争端的所有人群。

    图像:K。 esvelt / MIT媒体实验室CC-BY

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  • 不像自我繁殖基因驱动器,雏菊驱动系统被预测为能够编辑野生生物的单个群体,不扩散到所有连接的种群。

    不像自我繁殖基因驱动器,雏菊驱动系统被预测为能够编辑野生生物的单个群体,不扩散到所有连接的种群。

    图像:K。 esvelt / MIT媒体实验室CC-BY

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  • 菊花驱动器可能被用来通过确保阳确定元件的优先继承抑制人群。因为它最终耗尽菊花链接和停止的,它只会影响当地居民。

    菊花驱动器可能被用来通过确保阳确定元件的优先继承抑制人群。因为它最终耗尽菊花链接和停止的,它只会影响当地居民。

    图像:K。 esvelt / MIT媒体实验室CC-BY

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  • 一个标准的基于CRISPR基因驱动系统切入每一代的生殖细胞中的野生型染色体,导致其自身的DNA被复制,并确保它会被继承。因为它有它需要有利于自己的一切,它可以通过所有连接的人口无限制地扩散。与此相反,菊花链驱动系统具有这样的连接的几个组件,每个副本的下一个链中。在结束了一个无继承的优势,可能会丢失;一旦走了,下一个失去了它的优势,依此类推,直到所有副本都过去了,驱动器停止。

    一个标准的基于CRISPR基因驱动系统切入每一代的生殖细胞中的野生型染色体,导致其自身的DNA被复制,并确保它会被继承。因为它有它需要有利于自己的一切,它可以通过所有连接的人口无限制地扩散。与此相反,菊花链驱动系统具有这样的连接的几个组件,每个副本的下一个链中。在结束了一个无继承的优势,可能会丢失;一旦走了,下一个失去了它的优势,依此类推,直到所有副本都过去了,驱动器停止。

    图像:K。 esvelt / MIT媒体实验室CC-BY

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  • 通过编辑野生生物的当地居民,雏菊驱动器可以造福人类健康,有助于拯救濒危物种,取代用于农业的有毒化学物质,大大降低动物的痛苦。保持局部可能使安全现场试验,并允许各社区做出自己的共享环境中的决策,避免国际争端的影响。

    通过编辑野生生物的当地居民,雏菊驱动器可以造福人类健康,有助于拯救濒危物种,取代用于农业的有毒化学物质,大大降低动物的痛苦。保持局部可能使安全现场试验,并允许各社区做出自己的共享环境中的决策,避免国际争端的影响。

    图像:K。 esvelt / MIT媒体实验室CC-BY

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保持基因工程本地化

研究人员正在开发一种所谓的“菊花链”基因驱动系统,可提供控件特定人群的基因工程。 看视频


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亚历山德拉·卡恩
电子邮件: akahn@media.mit.edu
电话:617-253-0365
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基因工程的工具,目标物种内扩散的基因必须人道地控制有害生物以及根除寄生虫疾病,如疟疾的潜力。

的工具,被称为基因驱动器,确保工程生物发送期望的遗传变异体遗传给后代。这些变体可以保证,例如,生物体只生产男性后代,或不育女性。

这样,基因驱动器可以用来消灭昆虫,如携带病原体的蚊子,这可以传播疟疾,登革热和寨卡病毒。基因驱动器也可以用来控制入侵物种,如可能威胁当地动物的生存啮齿动物。

然而,基于CRISPR基因组编辑系统的基因驱动器的前面描述的版本有蔓延远远超过其预期的当地居民更广泛的潜力 - 影响整个物种。的影响也可能跨越国界传播,可能导致在没有事先约定已经取得了国家之间的争端。

这些类型的担忧可能显著推迟,如果不是完全阻止,该技术安全测试和介绍。

现在,在一纸今天发表于 科学的美国国家科学院院刊,研究人员在澳门太阳城最新网站和哈佛大学描述了内置控件的基因驱动系统。

基于CRISPR-驱动器由一系列排列成所谓的菊花链的基因元素,根据凯文esvelt,媒体艺术,科学和雕刻进化研究小组的负责人在澳门太阳城最新网站媒体实验室共同谁的助理教授领导这项研究的。

菊花驱动系统内的一个链路编码CRISPR基因编辑系统本身,而每个其它链路编码引导RNA序列。这些导向序列告诉CRISPR系统剪切和复制链的下一个环节,esvelt说。

增加更多的链接允许菊花驱动系统传播的人群中更多的几代人。

“想象一下你有雏菊链,并在每一代您卸下到底的。当你用完了,菊花链驱动器停止,” esvelt解释。

这样,遗传工程改造的生物少数可能被释放到野外传播当地居民中的菊花驱动器,然后在程序停止。

“我们正在编写的生物上做自己的CRISPR基因组编辑,其生殖细胞内,在每一代,” esvelt说。

esvelt开发的系统与乔治教堂,哈佛医学院遗传学教授合作,参观的媒体实验室的教授,并在澳门太阳城最新网站和哈佛大学的Broad研究所的资深会员。共同第一作者查尔斯顿高贵和约翰分钟,双方的研究生在哈佛医学院,带动了建模和设计,保证了系统的分子生物学实验是进化稳定,分别。

“如果世界是由新的基因驱动技术中受益,我们需要非常有信心,我们能够扭转它和遏制它,在理论和通过对照试验,”教会说。

“许多基因驱动器的应用涉及岛屿和其他地域隔离,至少在最初的测试,其中包括入侵物种和莱姆病,”他说。 “这将是巨大的,如果这些充满活力的地方政府可以做测试,不会自动影响附近岛屿或mainlands。菊花链驱动器提供了这一点。”

研究表明,每100个野生对口,只是释放一个工程化的生物体用弱3连杆菊花驱动系统,每代一次,应该是足够讲述了两代编辑整个人群 - 在一个快大约一年重现昆虫。与如已经存在于本地人口必须释放至少一样多的生物体,并且有时多达10或100倍的现有系统相比较。

这个过程可能需要数年时间在重现更慢的物种,如老鼠,但会比现有使用的杀鼠剂,也能伤害人,食肉动物更人性化,esvelt说。

在2014年,esvelt和他的同事们首先提出,CRISPR-cas9可以在基因驱动系统一起使用,并且他已经感觉到道义上的责任,以发展自我传播系统的替代方案,他说。 “理想情况下,国产化将让每个社区做出决定有关自己的环境,不强迫别人那些decsions。

根据教授卢克阿尔菲,在英国研究所pirbright节肢动物遗传学的头,自传播的驱动系统可以通过目标人群中迅速蔓延。然而,这样的驱动系统也被认为有可能蔓延到目标物种的所有连接的人群 - 这是可取的,如果你想修改品种全,如果不希望你不这样做,他说。

“菊花驱动可能提供获得很多这种类型的基因驱动的利益的一种手段,同时限制扩散,也限制了即使在目标人群的基因驱动的持续性,”阿尔菲说。 “这很可能是当一个人想影响一个群体而不是另一个同种的,或许影响了侵入性害虫种群而不是在其本地范围内的同一物种的种群数量非常可取的。”

阿尔菲并没有参与初始菊花驱动的研究,但现在esvelt合作,其中包括蚊子使用菊花驱动器的工作。 

esvelt和雕刻发展集团也开始探讨可能利用这种技术,以可遗传免疫白足鼠,负责北美莱姆病细菌的主要贮存。他们还建立研究合作,探索在使用菊花驱动器 cochliomyia,也被称为新的世界螺旋蝇,产生幼虫吃温血动物的活组织,造成相当大的苦难寄生蝇。

在addtition,研究人员也正在研究这一技术在线虫,即每三天重现微小的生物利用。这将允许他们进行菊花驱动工程生物的实验室为基础的进化研究,以确保系统不能成为自我传播的目的。


主题: 研究, 遗传学, 演化, 疾病, 基因工程, 伦理, 媒体实验室, 建筑与规划学院, Broad研究所, CRISPR

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