寄生虫与基因编辑的魔道之争

2012年，韩国上映了一部名为《铁线虫入侵》的生物灾难惊悚电影，电影中，原本寄生于昆虫的铁线虫发生变异而寄生于人体，到达繁殖期的铁线虫会令宿主神志不清，投水自杀，再进入水中大量繁殖。

然而，实际生活中，人类却很容易接触和感染另一种寄生虫——刚地弓形虫。铁线虫会诱使宿主寻找水源，仿佛精神控制一般，而弓形虫对宿主的精神控制有过之而无不及。

基因工程有助于

抗击寄生虫

问题一

弓形虫感染的潜在危害？

问题二

弓形虫能够潜伏在大脑，进行精神控制？

问题三

CRISPR基因编辑带来解决办法有无副作用？

问题四

基因工程立法落后？

追求卓越，超越自我 

据估计，全世界有超过30%的人类被感染弓形虫，弓形虫感染对免疫力低下者和孕妇有重大威胁。还有研究表明，弓形虫感染会改变宿主行为，让其更渴望探索和冒险。而一项最新研究则通过CRISPR基因编辑技术构建了弓形虫突变株，能够作为疫苗，阻断猫向人类传播弓形虫。

活疫苗可保护

猫免受自然感染

>>>CRISPR<<<

潜在

危害

弓形虫感染的潜在危害？

刚地弓形虫是一种重要的机会致病原虫（opportunistic protozoan），从上世纪20年代开始，医生开始认识到如果女性在怀孕期间被弓形虫感染，可能会导致婴儿生病，在某些情况下还会导致失明、智力发育迟缓，甚至严重的脑损伤或死亡。

弓形虫也是免疫力低下人群的重大威胁：在艾滋病刚开始流行的时候，科学家还没有研发出有效抗逆转录病毒药物，许多艾滋病患者晚期因弓形虫感染而深受痴呆症折磨。

有些研究认为，弓形虫感染可以潜在地影响人类的行为，甚至世界的文化。例如在2010年南非世界杯淘汰赛阶段的八场比赛中，全部都是弓形虫感染率高的国家获得了胜利。

但好在健康的儿童和成人通常在感染弓形虫初期的症状和普通的流感差不多，只不过在病人抵抗住弓形虫的侵害之后，弓形虫并没有被彻底消灭，还有可能潜伏在大脑细胞中。

精神

控制

弓形虫潜伏在大脑，进行精神控制？

早期研究发现，弓形虫对啮齿动物（鼠、兔等等）具有一种奇怪的“精神控制”能力，一旦感染了这种大脑寄生虫，小鼠的大脑和行为便受到重大的影响，它们似乎就不再害怕猫，变得更容易被吃掉，这样猫也会更多地感染上弓形虫。

可以说这种寄生虫相当的“聪明”，可以通过“精神控制”操纵被感染者的行为，进而达到繁殖的目的。甚至一些研究将人类感染弓形虫与冲动/精神分裂等心理健康状况联系起来。

这项研究表明，刚地弓形虫感染会让老鼠更渴望探索，并消除了对捕食者（不仅仅是对猫）的恐惧，此外，研究发现行为改变的严重程度与大脑中的弓形虫囊肿数量呈正相关，指出了广泛的与免疫相关的行为改变。

这项研究结果表明，弓形虫已经找到了一个寄生在大脑中的“绝佳位置”：侵入大脑足以激发一种免疫反应，使宿主向捕食者靠近，但又不足以立即杀死宿主。这可以称得上是“一个非常聪明的策略”。在某种程度上，弓形虫是一个“疯狂的天才”

2020年1月，瑞士日内瓦大学的研究人员在 Cell 杂志子刊  Cell Reports 杂志发表了题：Neuroinflammation-Associated Aspecific Manipulation of Mouse Predator Fear by Toxoplasma gondii 研究论文。

解决

办法

CRISPR基因编辑带来解决办法有无副作用？

全世界约有三分之一的人类感染并携带了弓形虫，这些弓形虫给免疫力低下者带来了很大的潜在风险，此外，弓形虫感染对孕妇来说也是一个不能忽视的潜在威胁。因此，预防和控制弓形虫感染，对人类健康和公共卫生有重大意义。

2020年12月，瑞士苏黎世大学的研究人员在 Journal of Biological Methods 杂志发表了题为：A streamlined CRISPR/Cas9 approach for fast genome editing in Toxoplasma gondii and Besnoitia besnoiti 的研究论文。

研究团队通过CRISPR基因编辑技术，创造了一个弓形虫突变株，该突变株表现出受精不良、繁殖力降低，并导致其卵囊无法产生子孢子。用这种基因编辑改造的弓形虫感染猫科动物，能够完全防止弓形虫感染后的卵囊和子孢子的传播。

这表明，这种基因编辑后的弓形虫可作为一种减毒疫苗，能够阻止弓形虫的传播。

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DNA片段(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。

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。”

立法

基因工程立法落后？

鉴于这些结果，Hehl质疑联邦政府的计划，以使CRISPR-Cas9基因组编辑服从现有的基因工程法律（以及已延期至2025年的暂停）：从传统的基因工程方法中脱颖而出。” 他说，现在有可能使基因失活，而不会在遗传物质中留下不需要的痕迹，这与自然发生的突变没有区别。与基因工程的许多其他有争议的应用不同，该程序也不会影响食物的生产，因此也不构成对食物链的直接干预。

内容来源

苏黎世大学提供

2020年12月23日整理/HunTerC

编辑/芷葳

排版/正慕

图片来源/网络（侵删）     

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