從糖尿病到罕見的血液病，CRISPR基因編輯技術正在改變人們應對許多公共衛生威脅的方式，而很少有比微小動物攜帶的媒介傳播疾病更大的威脅。我們已經看到了在對蚊子進行基因編輯以減緩瘧疾傳播方面取得的許多令人振奮的進展，現在科學家們已經利用該技術首次展示了對蜱蟲的基因編輯，這是防治萊姆病鬥爭中的一個重大突破。
在這之前，人們一直認為在蜱蟲中進行基因編輯是不可能的，而且有充分的理由。對蜱蟲卵的注射非常棘手，因為包含它們的卵子外面有一層堅硬的東西，裡面的壓力水平很高，而且還塗有母親用所謂的Gené的器官創造的蠟質層。
該研究的共同第一作者、內華達大學里諾分校的分子生物學家Monika Gulia-Nuss說：“儘管蜱蟲有能力獲得並傳播一系列衰弱的病原體，但對蜱蟲的研究已經落後於其他節肢動物載體，如蚊子，主要是因為在應用現有的遺傳和分子工具方面存在挑戰。”
Gulia-Nuss和她的研究團隊，包括來自馬里蘭大學和賓夕法尼亞州立大學的科學家，相信他們終於破解了這個“密碼”。這項突破性技術的第一步涉及到燒蝕Gené的器官以防止蠟質塗層的形成。然後用化學品苯扎氯銨和氯化鈉處理蜱蟲卵，既消除堅韌的保護層，又降低蜱蟲卵內的壓力。
Gulia-Nuss說：“我們能夠仔細地解剖發情的雌性蜱蟲，通過手術去除負責給卵子塗蠟的器官，但仍然允許雌性蜱蟲產下可行的卵。這些無蠟卵允許向蜱蟲卵注射基因編輯所需的材料。另一個主要挑戰是了解蜱蟲卵發育的時間。對蜱蟲卵的了解如此之少，以至於我們需要確定引入CRISPR-Cas9的精確時間，以確保誘發基因變化的最大機會。”
該團隊能夠給卵子注射CRISPR-Cas9複合物，該複合物攜帶的酶能夠在基因組的特定位置切割DNA，成功地刪除兩個不同的基因，蜱蟲卵存活率為10%。另外，科學家們使用另一種形式的CRISPR-Cas9將一種肽注射到懷孕的雌蜱體內，將複合物輸送到發育中的卵巢，以編輯後代的基因組。這項先前開發的技術被稱為ReMOT控制，看到所有被注射的蜱蟲都能存活。
“以前，沒有實驗室證明基因編輯在蜱蟲中是可能的，”Nuss說。“有些人認為這在技術上太難完成。這是第一個證明在蜱蟲中進行基因改造是可能的研究，不僅是通過一種，而是兩種不同的方法。”
在證明了這一方案之後，科學家們現在可以開始編輯蜱蟲的基因組，以防止萊姆病的傳播，萊姆病每年在美國感染約30萬人，同時還有這種微小蛛形綱動物攜帶的20多種其他疾病。一般來說，這些實驗將涉及改變基因，希望找到影響病原體發展的調整方法，並最終使蜱蟲對人類無害，這與正在進行的有關蚊子的努力類似。
Gulia-Nuss說：“擁有基因組編輯工具將使我們能夠解開蜱蟲基因組的一些秘密，使我們能夠確定這些獨特的動物如何在環境中生存，它們如何與病原體互動，以及我們如何防止蜱蟲向人類和牲畜傳播疾病。”
這項研究發表在《iScience》雜誌上。