新的基因驅(qū)動系統(tǒng)引入了非常適合傳遞相對輕微的遺傳變異的齒輪，即僅涉及一個或幾個堿基對的等位基因變體。典型的基因驅(qū)動系統(tǒng)配置為復(fù)制相對較大的DNA貨物序列。新的基因驅(qū)動系統(tǒng) - 或等位基因驅(qū)動系統(tǒng) - 有利于或不利于選擇的等位基因，并有望加速復(fù)雜基因型的組裝，這些基因型可能包括“點(diǎn)突變等位基因與插入轉(zhuǎn)基因相結(jié)合，用于多種研究和應(yīng)用目的”。說它的創(chuàng)造者。

等位基因驅(qū)動來自加州大學(xué)圣地亞哥分校(UCSD)的細(xì)胞和發(fā)育生物學(xué)教授Ethan Bier博士的實(shí)驗(yàn)室。根據(jù)Bier及其同事的說法，等位基因驅(qū)動裝置配備了指導(dǎo)RNA(gRNA)，該指導(dǎo)RNA指導(dǎo)CRISPR系統(tǒng)切割基因的不需要的變體，并用該基因的首選版本替換它。新驅(qū)動器擴(kuò)展了科學(xué)家通過精確編輯修改生物種群的能力。

在其潛在應(yīng)用的一個實(shí)例中，已經(jīng)變得對殺蟲劑具有抗性的農(nóng)業(yè)害蟲中的特定基因可以被原始的天然遺傳變體替代，所述原始天然遺傳變體使用選擇性交換單個蛋白質(zhì)殘基(氨基酸)的同一性的等位基因驅(qū)動賦予對殺蟲劑的敏感性。

除了農(nóng)業(yè)應(yīng)用之外，攜帶疾病的昆蟲可能成為等位基因驅(qū)動的目標(biāo)。

“如果我們將這種正常化的gRNA整合到基因驅(qū)動元件上，例如，設(shè)計(jì)用于免疫蚊子抵抗瘧疾，那么所產(chǎn)生的等位基因驅(qū)動將通過群體傳播。當(dāng)這種雙重作用驅(qū)動器遇到抗殺蟲劑的等位基因時(shí)，它將使用野生型易感等位基因進(jìn)行切割和修復(fù)，“比爾說。“結(jié)果是，幾乎所有新出現(xiàn)的后代都會對殺蟲劑敏感，并且對瘧疾傳播不敏感。”

新系統(tǒng)的詳細(xì)信息出現(xiàn)在4月9日的自然通訊期刊上，標(biāo)題為“ 在果蠅中有效的等位基因驅(qū)動。”這篇文章描述了比爾的團(tuán)隊(duì)如何測試等位驅(qū)動的兩種配置：復(fù)制切割，其中一個非優(yōu)先等位基因選擇性地靶向Cas9 /指導(dǎo)RNA(gRNA)切割，以及更通用的方法，復(fù)制移植，其允許選擇性遺傳位于gRNA切割位點(diǎn)附近的所需等位基因。

“復(fù)制切割涉及Cas9-gRNA復(fù)合物選擇性切割一個等位基因變體，然后進(jìn)行同源定向修復(fù)(HDR)介導(dǎo)的修復(fù)和替換，用反式提供的同一基因的不可切割等位基因，”該文章的作者寫道。“第二種，更普遍適用的等位基因驅(qū)動形式，我們稱之為復(fù)制移植，涉及復(fù)制短基因組間隔，其包含接近gRNA切割位點(diǎn)的有利等位基因。在拷貝嫁接的情況下，優(yōu)選的等位基因與抗gRNA切割的相鄰序列相關(guān)。

雖然在果蠅中得到證實(shí)，但新技術(shù)還具有在昆蟲，哺乳動物和植物中廣泛應(yīng)用的潛力。據(jù)研究人員稱，等位驅(qū)動技術(shù)的幾種變異可以通過作物的有利特性組合來開發(fā)，例如，在貧瘠的土壤和干旱環(huán)境中茁壯成長，以幫助養(yǎng)活不斷增長的世界人口。除了環(huán)境應(yīng)用，等位基因驅(qū)動應(yīng)該使動物模型的下一代工程能夠研究人類疾病，并回答基礎(chǔ)科學(xué)中的重要問題。

“迫使物種使用等位基因驅(qū)動器恢復(fù)其自然敏感狀態(tài)將有助于打破不斷增加的環(huán)境破壞性農(nóng)藥過度使用的向下循環(huán)，”加州大學(xué)圣地亞哥分校Bier實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目科學(xué)家Annabel Guichard博士指出，該論文第一作者。

“這項(xiàng)研究的一個意想不到的發(fā)現(xiàn)是，這種等位驅(qū)動器產(chǎn)生的錯誤不會傳遞給下一代，”她補(bǔ)充說。“這些突變反而產(chǎn)生了一種不同尋常的殺傷力形式，被稱為'致命鑲嵌現(xiàn)象'。這個過程通過立即消除基于CRISPR的驅(qū)動器產(chǎn)生的不必要的突變，有助于提高等位基因驅(qū)動器的效率。“

致命鑲嵌現(xiàn)象主要消除NHEJ誘導(dǎo)的突變并有利于功能性抗切割等位基因的遺傳。

比爾團(tuán)隊(duì)表示，他們的等位驅(qū)動方法，通過致命鑲嵌現(xiàn)象和他們稱之為陰影驅(qū)動的跨代驅(qū)動過程，可以“在改善健康和農(nóng)業(yè)方面具有廣泛的實(shí)際應(yīng)用，并大大擴(kuò)展了活躍的遺傳工具箱”。