iScience :是ticks中的第一款CRISPR

来源：生物世界2022-02-18 08:20

蜱是传播人畜共患疾病的重要媒介。蜱作为严格意义上的吸血节肢动物，几乎可以叮咬陆地上的所有动物，而且吸血时间长，吸血量大，生活史复杂。这些特征使得蜱携带最广泛的病原体，包括病毒、细菌、真菌和寄生虫。传播40多种疾病，如莱姆病、森林脑炎、克里米亚-刚果出血热、减征热、立克次体、无形体病、巴贝斯虫病等。这可能导致死亡或

蜱是传播人畜共患疾病的重要媒介。蜱作为严格意义上的吸血节肢动物，几乎可以叮咬陆地上的所有动物，而且吸血时间长，吸血量大，生活史复杂。这些特征使得蜱携带最广泛的病原体，包括病毒、真菌和寄生虫。传播40多种疾病，如莱姆病、森林脑炎、克里米亚-刚果出血热、减征热、立克次体、无形体病、巴贝斯虫病等。可导致死亡或慢性后遗症，严重影响生活质量。

莱姆病是由伯氏疏螺旋体感染引起的自然流行性疾病，通常由肩胛疏螺旋体传播。仅在美国，每年报告的莱姆病病例就超过4万例，实际感染人数可能要高出十倍。莱姆病会损害神经系统，导致严重后果。莱姆病一期可以治疗，但如果发展到二期、三期就没用了，对神经系统的损害是无法挽回的。

虽然蜱可以传播多种致病病原体，但对蜱的研究明显落后于蚊子等其他节肢动物，这在很大程度上是因为缺乏可用于蜱研究的分子工具，例如，目前仍没有蜱中CRISPR基因编辑的报道。

最近，美国内华达大学的研究小组在《科学杂志》上发表了一篇题为：通过胚胎注射和远程控制在黑腿蜱肩胛硬蜱中进行CAS9介导的基因编辑的研究论文。

研究团队开发了一种新的胚胎注射方案，并首次在肩胛冈菌中成功编辑了CRISPR-Cas9基因。

这为蜱基因组研究提供了有力的工具，有助于我们了解这种独特的动物如何在环境中生活，它们如何与病原体相互作用，以及如何防止蜱将疾病传播给人类和牲畜。

CRISPR-Cas9基因编辑技术的出现，彻底改变了许多生物的功能研究。这项技术已成功应用于动物、植物、人类、蚊子和其他节肢动物疾病。然而，在蜱中还没有成功的基因编辑报道，因为科学家认为这在技术上太难实现。蜱卵很特殊，卵内压力大，绒毛膜硬。此外，蜱通过基因的器官分泌包裹在卵周围的蜡层，这使得将卵注射到胚胎中变得极其困难。

在这篇论文中，研究小组使用了两种方法来编辑蜱的基因。一种是直接给胚胎注射CRISPR-Cas9基因编辑系统，注射后的卵子存活率只有10%左右。

另一种方法叫做ReMOT。研究小组首先对磁性蜱进行显微外科手术，移除基因的器官，使蜱产下的卵不再被蜡层覆盖。苯扎氯铵和氯化钠处理这些鸡蛋，以去除绒毛膜并降低鸡蛋中的压力。那么CRISPR-Cas9基因编辑系统就可以更容易的注入其中，注射后的卵子存活率可以达到100%。

这种方法对蜱的急性基因编辑还有另一个挑战，即我们对蜱的胚胎发育知之甚少，因此我们需要做一些研究来确定胚胎注射何时可以最大限度地提高基因编辑的效率。

总的来说，本研究首次通过直接胚胎注射和ReMOT成功编辑了蜱的CRISPR-Cas9基因。再者，ReMOT是一种低强度的CRISPR基因编辑方法，可以在节肢动物中推广。这项研究将大大加快蜱及蜱相关分子生物学的研究，也为蜱传疾病的研究提供了新的工具。

2021年11月17日，耶鲁大学医学院的研究人员在《科学转化医学》(Science Translational Medicine)上发表了一篇封面论文，题为“mRNA空缺诱导蜱抗药性和预防莱姆病药剂的传播”。

在这项研究中，开发了由蜱的脂质颗粒(LNP)递送的mRNA疫苗。该mRNA疫苗在黑腿蜱的唾液中编码了19种蛋白质(19ISP)，使皮肤对蜱叮咬反应迅速，限制了蜱吸血和感染宿主的时间，使宿主能够迅速发现蜱叮咬，从而预防黑腿蜱传播的莱姆病。

蚊子咬你的时候，会立刻感觉到痒，提醒你赶走蚊子，但蜱虫叮咬的时候往往感觉不到，因为蜱虫会分泌麻醉物质。

耶鲁大学医学院的Erol Fikrig团队与mRNA疫苗的创始人宾夕法尼亚大学的Drew Weissman团队合作，研究传播莱姆病的黑腿蜱。黑腿蜱的唾液中含有多种类型的蛋白质，研究小组重点研究了19种蛋白质(19ISP)。产生这些蛋白质的mRNA片段被用作疫苗的基础。

与未接种mRNA疫苗的豚鼠相比，接种疫苗的豚鼠被蜱叮咬的部位迅速变红。如果此时去除蜱，这些接种过疫苗的豚鼠不会感染莱姆病，但近50%的接种过疫苗的豚鼠会被感染。

当蜱虫叮咬但未被清除时，接种过疫苗的豚鼠不会感染莱姆病，而60%未接种的豚鼠会被感染。当三只蜱叮咬但未被清除时，疫苗对豚鼠的保护作用会减弱，但接种后豚鼠身上附着的蜱不能主动进食，脱落速度更快。