基因编辑或可实现后代特定性别选择

世界上每年大约有70亿只雄鸡被处理，因为它们既不能下蛋，肉也不如母鸡好；奶牛场每年有数百万只小牛被处理，因为农场主希望他们的牛尽可能多地生母牛；在科学研究中，一些只需要特定性别的实验动物（如研究乳腺癌通常只需要雌性小鼠，研究前列腺癌只需要雄性小鼠）。正常情况下雌雄1：1的性别比例导致大量不必要的性别动物被处理和浪费。
因此，产生和杀死特定性别的动物在伦理和经济上都造成了巨大的负担。如果动物从一开始就只产生所需的特定性别，它显然可以在很大程度上解决这一困境。
 Nature Communications 期刊中题为《CRISPR-Cas9 effectors facilitate generation of single-sex litters and sex-specific phenotypes》的 研究论文为这一挑战提出了新方案。

该研究以小鼠为模型，利用CRISPR基因编辑技术，开发了合成致死双组分CRISPR-Cas9策略可以让小鼠100%产生所有的雄性或雌性。更重要的是，该技术也可能适用于其他脊椎动物种，并为实验室研究和农业生产中的伦理和经济问题提供解决方案。
 
CRISPR-Cas9基因编辑系统由切割两部分组成：DNA的Cas用于识别靶向特定酶DNA序列的sgRNA。这两个组分合作实现对特定组分的合作DNA然后实现基因编辑。 为了使小鼠只产生特定性别的后代，需要消除性别胚胎。研究小组将CRISPR的两个组分Cas9和sgRNA分别放到两个亲本中，然后，他们需要找到一个能够有效消除胚胎的分子靶标，这个靶标必须在发育过程中以足够高的水平和在正确的时间表达。
研究小组选择了拓扑异构酶1基因（TOP1)这种基因是细胞分裂的关键，如果这种基因被删除，胚胎将在很早的时候迅速死亡。
研究小组针对编码TOP1基因的sgRNA的DNA将序列插入雌性小鼠基因组并编码Cas9酶的DNA将序列插入雄性小鼠的Y染色体中。当携带Y染色体的精子和卵子结合时，两只小鼠交配，Cas9酶和靶向TOP1基因的sgRNA结合，然后敲除TOP1基因导致雄性胚胎在只有几十个细胞时死亡，最终只产生雌性小鼠。
如果编码Cas9酶的DNA将序列插入雄性小鼠的X染色体，产生完全相反的结果，即只产生雄性小鼠。 从实验结果来看，正常情况下，小鼠的出生性别比接近1:1，这是CRISPR基因编辑策略可以实现100%产生雄性小鼠后代或100%产生雌性小鼠后代。
相信有些读者看到这里，开始担心这种方法会被人类使用，导致性别比例失衡。
事实上，这种担忧是完全没有必要的。首先，需要严格审查人类的基因编辑，而论文中可以遗传的基因编辑操作在人类中的应用更为违法。其次，这种方法只适用于产仔过多、怀孕期短的物种。
 
论文链接：
https://www.nature.com/articles/s41467-021-27227-2