疟疾作为全球范围内造成数十万人死亡的重大传染病，长期以来一直是公共卫生领域面临的严峻挑战。尽管近年来防控手段不断升级，诸如杀虫剂蚊帐和抗疟药物的普及显著减少了疟疾的发病率和死亡率，但随着蚊虫对杀虫剂的抗药性增强以及寄生虫对药物的耐药性出现，传统防控方法的有效性逐渐减弱。在此背景下，利用分子生物学和基因编辑技术，探索更为精准和可持续的疟疾控制手段，尤为重要。蚊子的FREP1基因作为寄生虫感染关键因素之一，成为研究的焦点。最新研究聚焦驱动蚊子FREP1基因中的保护性等位基因（FREP1Q224），揭示了其强大的抗寄生虫感染能力及其驱动方式，为疟疾防控带来了革命性的思路。 FREP1基因在疟疾传播中的作用深远。
该基因编码的纤维蛋白相关蛋白1参与了疟疾寄生虫穿透蚊子中肠上皮的过程，是寄生虫生命周期中一个关键瓶颈环节。自然界中存在的FREP1基因不同等位基因，其中Q224变体据报告具有抑制寄生虫感染的功能，但又能保留蚊子的基本生理功能。通过对埃及斑蚊（Anopheles stephensi）进行基因编辑，科学家们成功将原本易受寄生虫感染的L224等位基因替换为保护性更强的Q224等位基因，创立了两个近等基因系，严格控制变量以验证单一氨基酸变异对寄生虫感染的影响。 这一氨基酸替换不仅显著降低了蚊虫受疟疾寄生虫感染的概率，也表现出对蚊虫自身的生理和生殖性能无明显负面影响，体现了理想的抗感染性与生态适应性兼备的特征。实验结果显示，携带FREP1Q224等位基因的蚊子，面对包括人类疟原虫（Plasmodium falciparum）和啮齿动物疟原虫（Plasmodium berghei）均表现出强大的感染抵抗力。低至野外环境中常见的寄生虫浓度，FREP1Q224蚊子的感染率和寄生虫负荷均显著下降，进而大幅降低其传播疟疾的潜力。
此外，这种保护型等位基因的存在并未影响蚊虫的寿命、繁殖力及发育速度，保证了其在自然环境中的竞争力和生存优势。 除功能验证外，研究团队更进一步结合基因驱动技术，实现了FREP1Q224保护性等位基因在蚊子种群中的快速传播。利用一种创新的链式等位基因驱动系统，将携带特异切割易感染L224等位基因的引导RNA（gRNA）和FREP1Q224等位基因一同嵌入蚊子基因组的同一位置，实现对原有易感染等位基因的选择性替代。该系统依赖Cas9核酸酶诱导的同源重组修复机制，使Q224等位基因得以超越传统遗传学规律，以高效的超孟德尔率传递给后代。实验表明，在自由交配的多代蚊子群体中，Q224等位基因的频率迅速从初始的低比例提升至90%以上，从基因驱动效率和稳定性看，这一系统具备强大的潜在应用价值。 更值得关注的是该基因驱动系统生成的非同源端连接（NHEJ）修复产物比例较低，且多数为功能缺失型，推测会因影响蚊子的生存和繁殖而在种群中逐步被淘汰。
这为驱动系统的长期稳定存在奠定了基础，避免了可能的抗性产生，增强了治理方案的持续有效性。数学模型的拟合分析进一步支持了实验发现，阐释了驱动效率与蚊子个体及种群适应性之间的动态平衡关系。 该研究不仅拓宽了疟疾宿主分子机制的认知，也为基因编辑技术在群体矫正中的应用提供了范例。FREP1基因因其在蚊虫体内的重要功能和易于被特异编辑，成为理想的基因驱动目标，实现对疟疾传播的精准干预。相比于以往依赖外源基因表达抗寄生虫蛋白或RNA干扰技术，FREP1Q224改造维持了蚊子的正常生命功能，降低了因适应性减弱而导致介入失效的风险。 展望未来，采用类似策略驱动非洲主要疟疾传播媒介如埃及按蚊（Anopheles gambiae）群体中的保护性等位基因，或针对其他抗杀虫剂等遗传变异设计修正驱动，均具有广泛的应用前景。
此外，驱动系统的可控性和自我消减设计也为风险管理和伦理考量提供解决方案，助力实现安全、可持续的生物治理。 综上所述，驱动蚊子FREP1基因保护性等位基因的研究揭示了将基因编辑与驱动技术相结合，革新传统疟疾防控策略的巨大潜能。这一成果不仅深化了对疟疾蚊虫宿主关系机制的理解，也为基因技术在公共卫生领域的推广和应用奠定了理论与实践基础。持续的研究和田野试验将是验证其安全性、有效性及可行性的关键步骤，为全球疟疾消除目标贡献全新动力。
