突破性的CRISPR 技术屡屡获奖，成为当前炙手可热的基因编辑工具。科学家们利用基因编辑技术，实现了很多不可思议的功能。基因编辑技术能介导高效率和高精度的基因组修饰，实现对肿瘤、遗传性疾病和感染性疾病等多种重大疾病的治疗，在生命科学领域大放异彩。
日前，一项概念性验证研究让我们又看到了基因编辑的潜在新应用：
利用CRISPR-Cas9基因编辑器，英国某研究团队实现了对小鼠出生性别100%的控制。
▲研究结果发表于《自然》旗下子刊Nature Communications1
减少扑杀动物
科学家们希望，这项新技术可以改善科学研究中的动物福利，以及有助于在农业领域减少扑杀动物。
因为以上两个领域中对动物性别的需求最大，例如，在特定研究领域或者特定疾病研究过程中，需要用到某一种小鼠性别；同样在农业畜牧业领域，不产蛋的公鸡、产奶不良的奶牛等，都将面临着被人类扑杀的命运。
在这个研究中，弗朗西斯·克里克研究所（The Francis Crick Institute）和肯特大学（University of Kent）的科学家合作实现了这一目的。
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如何实现性别控制
▲同窝出生的小鼠都是相同性别（图片来源：参考资料[2]；Credit：The Francis Crick Institute）
具体来说，CRISPR系统中编码向导RNA的基因放入小鼠母亲的基因组中，这段向导RNA负责定位Top1基因；编码CRISPR核酸酶的DNA则放入小鼠父亲的Y染色体，核酸酶负责切割DNA。
这样一来，当包含Y染色体的精子使卵子受精，核酸酶与向导RNA在同一个细胞中相遇，两者合力启动基因编辑。于是，雄性胚胎只发育到16~32个细胞的阶段就无法继续发育，在植入子宫前就消失了。上述组合是控制只生雌性后代的情况。相反，在小鼠父亲的X染色体上加入编码CRISPR核酸酶的DNA，就会导致小鼠母亲产下的后代均为雄性，因为雌性胚胎会在基因编辑的作用下提早停止发育而被消除。
▲编辑雄鼠的X染色体和Y染色体，控制所需胚胎的性别（图片来源：参考资料[1]）
一个令人意外的结果是，减少“不需要”的胚胎后，母鼠生下的幼崽数量比研究人员预期的更多！
小鼠一次孕育多胎，理论上应该减少一半胚胎数量，实际上与对照组相比，后代数量只减少了30%~40%。研究人员分析说，一种可能是由于植入子宫的胚胎数量减少，有可能让孕鼠把有限的资源投入给留存下来的“正确”胚胎，提高存活的成功率。这一结果意味着，这项技术如果实际应用，可以减少用于繁殖的动物数量。此外，研究人员在论文中展示，这种基因编辑方法没有对产下的小鼠造成有害影响，是有效和安全的。研究小组指出，他们所编辑的基因Top1在很多其他动物（包括鱼类、鸟类）中也是必需的一种基因，因此这种方法很可能也适用于其他物种。
图片来源：123RF3
该控制性别的方法是否适用于人类
以色列特拉维夫大学（Tel Aviv University）的基因编辑专家Ehud Qimron教授指出，这种技术首先更适合的是一次孕育多胎、妊娠期短的物种，例如小鼠通常一次可产多达12个幼崽；此外，这种方法要用到的基因改造在人类中并不切实可行。尽管这项技术展现了改善实验动物和家禽牲畜的前景，研究通讯作者之一Peter Ellis博士仍然提醒，在进一步应用之前，应当在动物伦理和监管立法等层面全面考虑新技术的影响。“尤其是在农业中有任何潜在用途之前，需要与公众进行广泛的对话和辩论，以及法律法规的调整。”
