理论上，这种机制可以用来防止疟疾蚊子传播疾病，或者可能通过使入侵物种丧失繁殖能力来消灭它。
尽管科学家已经在实验室中成功地证明了这一概念，但他们发现野生种群总是适应并发展出对该计划的抵抗力。当基因驱动起作用时，它们要么是全部，要么没有——没有细微差别——它们会传播到所有个体，这可能是一个缺点。
现在,康奈尔大学的一项研究，“用于区域种群改造的解毒剂CRISPR基因驱动系统，”该研究发表在2月27日的《自然通讯》杂志上，描述了一种具有延迟抗性潜力的新型基因驱动。该方法也可应用于某一区域种群，限制其传播到其他可能产生不良影响的种群。
“这是我们在这里开发的新动力在某种程度上解决的两个问题，”他说菲利普·梅塞尔集团他是计算生物学的助理教授，也是这篇论文的高级作者。Messer实验室的博士后研究员Jackson Champer是第一作者。
在一种被称为“归巢驱动”的经典基因驱动中，后代从母亲那里继承一组基因或基因组，从父亲那里继承另一组。如果一个后代继承了一个来自父母一方而不是另一方的驱动基因，驱动就会把自己复制到没有驱动的父母的基因组中。
Messer说:“现在这个个体在它的两个基因组中都有这种驱动力，它将把它遗传给每一个后代。”
这些驱动器是用CRISPR- cas9基因编辑技术设计的，所以当驱动器复制自己到一个新的基因组时，CRISPR机制在没有驱动器的情况下在染色体上做一个切割，并粘贴进新的代码。但有时，细胞会修复切口，并在此过程中随机删除DNA字母。当这种情况发生时，CRISPR基因驱动无法再找到它识别的基因序列来进行切口，这就产生了一种抗性，并阻止了基因驱动的传播。
自然遗传变异——DNA序列变化的另一个来源——也可以产生抗性，因为CRISPR基因驱动必须识别短的遗传序列才能进行切割。
Messer说:“我们是首批发现这是一个巨大问题的实验室之一。”
这篇论文描述了一种新的基因驱动，叫做塔雷(毒素解毒剂隐性胚胎)，它通过靶向一个对生物体的功能至关重要的基因来工作。与此同时，有机体只有一个完整的这种基本基因副本才能存活。与其像归巢驱动那样剪切和粘贴DNA，去皮驱动只是剪切另一个父母的基因，使其失效。
与此同时，工程的塔雷驱动基因的DNA序列已被重新编码;该基因发挥了作用，但它不会被识别或在未来几代人中被剪切。如果一个后代继承了两个残疾基因，这些个体将无法生存，从而从种群中移除这些副本。与此同时，随着有活力的个体交配，越来越多存活下来的后代将携带去皮驱动基因。
只有少数具有归家能力的个体可以将一种特征传播到整个种群。另一方面，塔雷驱动不会将驱动器剪切和粘贴到目标基因中;相反，它们会破坏后代中的一个目标基因副本。因此，驱力需要更高频率的工程个体在种群中传播。由于这个原因，塔里驱动不太可能从一个不同的种群转移到另一个种群。
在实验室实验中，当在野生型果蝇的笼子里释放带有塔雷基因驱动的果蝇时，笼子里的所有果蝇在短短六代内都有塔雷驱动。
Messer说，研究人员指出，在野生环境中，特别是在非常大的种群中，抗性确实可以通过去皮重驱动来进化，但他们相信这需要更长的时间和更低的速度。
也贡献安德鲁·克拉克他是计算生物学、分子生物学和遗传学教授。这项研究是由美国国立卫生研究院资助的。
