蚊子基因组开辟了减少昆虫传播疾病的新途径

埃及伊蚊是一种强大而丰富的物种：它遍布六大洲，可以携带致命病毒并放弃叮咬。但直到最近，它的基因组还是支离破碎。

在过去的十年里，试图研究蚊子DNA的研究人员只使用了片段——基因样本没有聚集在一起形成一个有凝聚力的整体。然而，洛克菲勒科学家最近领导的一项多机构研究产生了埃及伊蚊基因组的新蓝图，大大改进了其前身。这项发表在《自然》杂志上的研究描述了这种新资源的重要应用，包括减少蚊子传播疾病的各种策略。

构建更好的基因组。

和其他蚊子一样，Ae。埃及伊蚊携带有害病原体，包括寨卡病毒、登革热和黄热病，每年传播给数亿人。许多研究人员认为，抑制感染的最好方法是更好地了解感染者。因此，在2007年，科学家们对蚊子大量重复的基因组进行了测序。尽管这一努力的结果使研究蚊子遗传学成为可能，但当时的技术有限，基因组有明显的缺点。

Leslie B. Vosshall实验室的研究专家本马修斯(Ben Matthews)说：“基因组由许多部分组成，我们不确定它们是如何结合的，也不确定它是否完整。”“如果你不相信DNA序列组装正确，就不会走得太远。”

洛克菲勒的科学家并不是唯一受到可疑DNA数据阻碍的人。马修斯回忆起与其他机构的蚊子研究人员会面，由于缺乏可靠的基因信息，他们的项目变得过于耗时或不可能。随着2016年寨卡病毒爆发，该病成为公共卫生危机，科学家的挫败感不断升级。罗宾切默斯纽斯坦教授认为是时候采取行动了。

“我听说我的实验室成员找不到我们正在研究的基因的完整版本，”她说。“所以我把自己的挫败感带到了推特上，迅速成立了伊蚊基因组工作组。”

Vosshall和她的同事与来自世界各地的大学和行业合作伙伴合作，以获得基因组学的最新进展。该团队首先发送了一份Ae样本。太平洋生物科学公司的埃及伊蚊基因，其技术使基因序列比2007年的研究长得多。接下来，生物纳米基因组学的科学家们确定了这些长序列是如何结合在一起的。最后，贝勒大学的研究人员使用了一种叫做Hi-C的方法来确定整个染色体上序列的排列。

“这是一份昂贵的工作。如果没有我们公司合作伙伴捐赠的仪器和专业知识，我们就无法完成这项任务，”沃斯尔说。“发了4143封邮件，用了1102天，发表这篇论文，真是可喜可贺！”

合作产生了一个全面的Ae目录。埃及伊蚊——一个和它所来自的物种一样强大的基因组。这个小组用新工具浪费了他们的工作时间。

了解敌人

研究人员配备了高质量的基因组蓝图，可以描述以前未知的基因。例如，他们发现了编码数十种新型离子受体(IRs)的基因，这些受体可以检测环境中的气味，并帮助将蚊子引导到重要的地方，如产卵地或成熟的裸露膝盖。有了关于红外的新基因细节，研究人员现在可以开发新的驱虫剂，干扰蚊子发现和叮咬我们的能力。

在分析基因组时，研究人员还注意到一些蚊子有多个编码谷胱甘肽硫转移酶(GST)的基因拷贝，谷胱甘肽硫转移酶是一种中和农药毒性的酶。马修斯说，这一发现表明Ae。埃及伊蚊正在不断发展，通过添加基因来破坏杀死它们的化学物质，从而保护自己免受人工毒素的侵害。这一发现可以帮助研究人员制造化学物质来消灭对现有杀虫剂有抗性的蚊子。

一个更环保的对抗携带疾病的疾病的策略不是直接杀死它们，而是以一种威胁较小的方式修复它们的基因。研究人员报告说，他们的新基因组研究为如何完成这种基因调整提供了一些想法。

第一个涉及一点性别歧视。只有女性Ae。埃及的血宴；因此，减少女性人数需要减少病毒的传播。通过查阅新的基因组，研究人员可以识别出决定蚊子性别的基因。这一发现可用于设计男性专用群体。正如马修斯所说，“没有女人，没有咬伤，没有疾病。”

然而，并不是所有的雌性蚊子都携带病毒。例如，研究人员知道有一些Ae。埃及伊蚊不会被登革热病毒感染，所以不会传染给人类。利用新的基因组，研究小组能够定位控制病毒易感性的基因。通过进一步的研究，科学家可以改变Ae。埃及伊蚊的脱氧核糖核酸防止这一物种传播疾病。

马修斯说：“为了有效编辑蚊子基因组，你需要知道的不仅仅是相关基因的序列。“你还需要知道周围DNA区域的序列，这样你就可以知道在哪里插入所需的基因。这就是为什么这个新基因组的正确性和完整性很重要。”

一系列的改进

这些发现只突出了基因组潜在应用的一小部分。沃斯威尔实验室正在积极利用这一点。

个工具进行新的实验 - 而且他们并不孤单。在正式发表他们的研究前一年，该小组在线发布了他们的基因组。几乎立即，全世界的科学家们开始将数据纳入他们的研究中。

“一旦基因组公之于众，人们便开始深入研究它，”马修斯说。“数十个，甚至数百个实验室已经在他们的工作中使用过它，而这个数字只会随着我们论文的出版而增长。”

这项研究不仅有助于研究蚊子的科学家，也有助于那些试图提高不同物种基因组资源质量和可用性的人。

“除了获得最佳基因组阂伊蚊。，我们也提出了如何组装等棘手的基因组的路线图-无需72个合着者和三年的工作，”马修斯说。“这就制定了采取任何有机体并将其转化为遗传易处理动物的策略。我发现这真的令人兴奋。”