疟疾依然是全球范围内严重的健康问题，每年造成数十万人丧生。尽管过去十年通过杀虫剂床网、室内喷洒以及抗疟药物取得显著进展，但由于蚊媒虫对杀虫剂的抗性增强以及寄生虫对药物产生耐药性，疟疾防控面临严峻挑战。科学家们亟需新的技术和策略，用于中断寄生虫在蚊子体内的传播，减少疾病传播风险。在这方面，基因工程方法尤其是驱动技术，为解决传统手段难以克服的障碍提供了新的可能。蚊子中的FREP1（纤维蛋白相关蛋白1）基因成为关键靶点之一，其在疟疾寄生虫穿过蚊子中肠时扮演重要角色，更具体地说，FREP1对寄生虫感染中肠上皮细胞的过程至关重要。理解并改造FREP1基因成为打断疟疾生命周期中的重要环节。
最新研究揭示了FREP1基因中一种天然存在的等位基因FREP1Q224的强大保护效应，它能显著阻断疟疾寄生虫在蚊子体内的感染进程，同时对蚊子的生理功能及存活影响极小。通过基因编辑技术，科学家成功构建了携带FREP1Q224等位基因的纯合蚊虫株，与携带传统FREP1L224敏感等位基因的蚊虫形成鲜明对比，FREP1Q224蚊虫表现出强烈的寄生虫抗性。研究中，将该保护性等位基因与一个创新的基因驱动系统耦合，设计了链接等位基因驱动元件，使得保护性等位基因能够以超遗传学的方式迅速扩散到蚊群体中。该策略避免了许多传统外源效应基因表达所带来的局限，如表达时序不合适、组织特异性不足、以及对蚊子生存和繁殖能力造成的负面影响。设计中的驱动元件携带特异针对FREP1L224等位基因的CRISPR基因编辑工具，在携带Cas9的背景下实现对敏感等位基因的基因转换，将其替换为抗性等位基因Q224。多代群体试验结果表明，该系统能持续有效驱动Q224等位基因向优势频率进化，且伴随的功能缺失修复缺陷（NHEJ）突变频率极低。
这意味着保护性等位基因既能有效阻断疟疾寄生虫发育，也不会产生大量有害的基因缺陷，保证基因驱动的安全性和稳定性。更重要的是，携带Q224等位基因的蚊子在体型、产卵数量、生存期等关键生理指标上表现与传统蚊子接近，说明该保护等位基因近乎无生存成本，使得其在野外环境中具有更好的竞争优势。基因驱动技术佐证显示，在具备Cas9的条件下，Q224等位基因能快速且稳健地驱动进入野生蚊群体，有望实现对疟疾传播媒介蚊子群体改造的长期效应。此外，该基因驱动系统的设计灵活，可以根据实际需求调整插入位置和驱动结构，适用于不同的蚊种和靶基因。其应用潜力不仅限于FREP1基因改造，还涵盖了抗药性等位基因的反向编辑等多样场景，为未来疟疾控制和根除策略的转型升级提供了坚实支撑。采用FREP1Q224等位基因的蚊子显著降低了人以及啮齿类疾病模型的疟疾病原体数量，表明该等位基因具有广谱的抗疟疾寄生虫功能。
此特异性的单点氨基酸突变成功阻断了寄生虫穿越中肠壁的关键步骤，极大地减少了蚊子体内的寄生虫负载。该发现不仅为疟疾媒介蚊子的生物学研究提供了新的分子视角，也拓宽了扶贫生物技术在公共卫生领域的应用边界。与此同时，研究强调了技术管控和伦理考量的重要性。随着基因驱动系统向野外的潜在应用，确保生态环境安全、规避基因扩散风险及获得社会公众的理解与接受，成为未来推广的关键。科学界正在积极探索安全缓释策略、局限性驱动系统和自我消除设计，力求在保障环境安全的前提下推进技术落实。展望未来，驱动保护性FREP1等位基因的策略或将成为全球疟疾防治的重要突破口，在与传统防控方法结合的综合治理框架中发挥关键作用。
该研究成果不仅丰富了蚊媒改造领域的技术储备，也为其他以基因驱动改造野生生物种群的疾病控制策略提供了有益参考。总结来看，将天然抗性基因以创新的基因驱动方式导入疟疾载体蚊子，将有效阻止疟疾寄生虫传播、降低疾病负担，并为未来公共卫生干预开辟崭新途径。随着研究不断深化和技术安全性的持续优化，靶向FREP1基因的基因驱动技术有望成为全球疟疾治理规划中的核心组成，推动人类实现疟疾终结的宏伟目标。
