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全世界约有三分之一的人口携带弓形虫,这种寄生虫使免疫系统较弱的人处于危险之中,并可能引发子宫畸形。单细胞病原体还会导致农业经济损失,例如弓形虫病会增加绵羊流产的风险。
寄生虫具有复杂的生命周期,几乎侵染了所有温血动物,包括野生啮齿动物和鸟类。它仅通过猫被引入牲畜,从而被引入人类。仅在此主要宿主中,感染阶段才与粪便一起作为包囊的卵囊散发到环境中,并从那里进入食物链。
苏黎世大学Vetsuisse系寄生虫学教授兼研究与学术职业发展副院长Adrian Hehl说:“如果我们成功地防止了这些卵囊的产生,我们就可以减少弓形虫病的发生。”他和他的研究小组开发了使此类干预成为可能的方法。
活疫苗可保护猫免受自然感染
在较早的研究中,研究小组已经鉴定出导致卵囊形成的各种基因。这使他们能够开发出弓形虫病活疫苗:研究人员可以使用CRISPR-Cas9基因编辑剪刀关闭这些必需基因,并用修饰的寄生虫感染或接种猫。这些病原体不会产生感染性卵囊,但仍可以保护猫免受野生弓形虫的自然感染。
操作无副作用
为了制作无菌寄生虫,研究人员使用了CRISPR-Cas9基因编辑剪刀。尽管这可以对遗传物质进行精确的修饰,但根据操作规程,通常使用的方法也可能有缺点。错误和意想不到的遗传改变可能会蔓延。现在,围绕Hehl的研究小组报告说,在弓形虫中,可以使用改良的技术避免这种不良副作用。
为了进行CRISPR-Cas9基因编辑,科学家通常将环状的DN***段(即所谓的质粒)插入细胞中。其中包含创建基因剪刀所需的所有信息,以及识别遗传材料中所需位置的元素。因此,细胞产生了基因剪刀自身的所有成分。然而,此后质粒仍保留在细胞中,并可引发其他计划外的遗传变化。
基因剪刀消失得无影无踪
苏黎世团队使用的方法工作方式有所不同。研究人员在细胞外部组装了预先编程的基因剪刀,然后将它们直接植入寄生虫中。遗传材料被操纵后,组件将非常迅速地完全分解,仅保留所需的编辑。
Hehl解释说:“我们的方法不仅比传统方法更快,更便宜,更有效,而且还能够改变基因组序列而不会在细胞中留下痕迹。”“这意味着我们现在可以生产没有质粒或没有建立抗性基因的实验性活疫苗。”