综述:野生动物基因组编辑的新兴趋势

《Transgenic Research》:Emerging trends in genome editing of wild animals

【字体: 时间:2026年02月19日 来源:Transgenic Research 2

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  本文综述了基因组编辑技术在野生动物保护领域的新兴趋势,系统梳理了其在促进适应、种群控制和反灭绝(de-extinction)三方面的应用案例,并探讨了技术、保护实践、研究组织与治理政策四个维度的关键问题,为可持续的保护生物技术发展提供了全面且具前瞻性的分析视角。

  
随着全球近一百万物种面临灭绝威胁,亟需更高效的生物保护解决方案。基因组编辑技术,特别是CRISPR-Cas系统,因其能够更快、更精确地改变基因组,为促进物种适应、管理入侵或病原种群,甚至可能复活已灭绝物种带来了新的希望,这些方法构成了一个新的研究领域——保护生物技术。
方法
为了识别针对野生动物的基因组编辑计划或已开展的应用,研究者在Google Scholar等平台进行了文献检索,并辅以对Colossal Laboratories & Biosciences和Revive & Restore等领先机构网站的调研,最终将结果归类为促进适应、种群控制或反灭绝三类。
结果:当前应用格局
  • 促进适应
    当前,旨在增强受威胁物种适应能力的基因组编辑项目较少。一项已获得概念验证的研究是关于鹿角珊瑚(Acropora millepora),利用CRISPR-Cas9敲除了热休克因子1(HSF1)基因,降低了其耐热性。其他如夏威夷蜜旋木雀(Iiwi)和南部夜宴蛙,则通过模拟或遗传分析,被视为通过基因组编辑引入抗病性(如针对禽疟疾或壶菌病)的潜在候选者,但尚未进入实施阶段。
  • 种群控制
    这是目前基因组编辑在野生动物保护中最主要的应用方向,旨在抑制或管理入侵物种及疾病媒介。例如,针对传播疟疾的按蚊(Anopheles spp.)、库蚊(Culex quinquefasciatus)和伊蚊(Aedes spp.),研究人员开发了基于CRISPR的基因驱动、精准引导的不育昆虫技术(PgSIT)和“伊菲革涅亚”(Ifegenia)等技术,以诱导不育或改变性别比例。此外,针对入侵性家鼠(Mus musculus)、灰松鼠(Sciurus carolinensis)和蔗蟾(Rhinella marina)的种群抑制或性状改造(如去除毒素)研究也在进行中。
  • 反灭绝
    该领域旨在通过基因组编辑近缘物种,复活已灭绝物种的“代理”。正在进行的项目包括:利用肥尾袋鼩(Sminthopsis crassicaudata)复活袋狼(Thylacinus cynocephalus);利用更格卢鸡(Tympanuchus cupido pinnatus)复活草原松鸡(Heath Hen);利用斑尾鸽(Patagioenas sp.)复活旅鸽(Passenger Pigeon);利用尼柯巴鸠(Caloenas nicobarica)复活渡渡鸟(Dodo);利用亚洲象(Elephas maximus)复活猛犸象(Woolly Mammoth);以及利用灰狼(Canis lupus)复活恐狼(Dire Wolf)。
讨论:迈向可持续的保护生物技术
将基因组编辑引入野生动物保护,意味着以一种新的技术和方式干预自然过程与生态系统,随之带来技术、实践、组织与治理等多方面的挑战。
  • 技术
    技术挑战包括从单基因编辑扩展到多基因同时编辑的必要性,以及使用碱基编辑和先导编辑等新工具提高精确性的潜力。关键在于,基因组编辑的应用不应降低物种的遗传多样性,甚至应能增加多样性以应对未来压力,但同时需警惕因聚焦单一性状而导致其他遗传变异丢失的风险。此外,非目标编辑效应在小型濒危种群中可能产生深远影响,因此构建参考基因组以识别和评估这些效应至关重要。克隆技术可作为引入遗传多样性或辅助繁殖的重要工具。
  • 保护实践新视角
    基因组编辑的应用促使人们重新思考保护实践。这要求对生态系统层面的影响进行评估,进行个案分析,并将释放后的监测置于优先位置。保护目标需要从单一物种扩展到整个生态系统的功能与恢复力。
  • 研究组织
    当前,保护生物技术主要由私人资金支持,这反映了利益相关方兴趣的多样性,但也可能导致非传统、透明度较低的研究过程。本地及原住民等利益相关方的参与程度有限,可能削弱对本土知识的吸纳和监测工作的有效性。
  • 治理与政策
    将基因组编辑动物释放到环境中,对现行自然保护法和转基因生物(GMO)法规的定义与指导原则构成了挑战。因此,迫切需要制定更适宜的监管框架来规范保护生物技术。
总之,基因组编辑为野生动物保护开辟了充满潜力的新途径,但其可持续应用取决于能否负责任地应对技术不确定性、调整保护实践范式、确保研究过程的包容与透明,并建立健全的治理体系。基于此分析,本文为进一步研究勾勒了关键要点,以期推动保护生物技术迈向更可持续的未来。
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