高中生科研課題推薦：基因編輯-動物疾病模型構(gòu)建，適合生物學(xué)/生物醫(yī)學(xué)工程方向

都說現(xiàn)代科技讓人們上天入地?zé)o所不能。但是有一種生物竟然腳踩人類，以人類為食，全世界幾十億人都是它們的“獵物”？它就是“臭名昭著”的蚊子！

近日，研究人員在Nature上發(fā)表一項研究成果，揭開了蚊子的進食偏好，未來有望從蚊子本身入手，從根源上解決人類被蚊蟲叮咬的煩惱。

這些蚊子為何專門咬人！

世界上的蚊子大概有3500種，其中有不到10種蚊子專門吸食人血，是傳播人類大多數(shù)疾病的罪魁禍?zhǔn)住?/p>

科學(xué)家們做了個實驗，在一個透明的箱子中放了 100 只花蚊子（學(xué)名叫做埃及伊蚊），左側(cè)通入人的氣味，右側(cè)通入動物的氣味。
結(jié)果這些蚊子果斷選擇撲向人類氣味那邊……

蚊子自帶兩根有幾千個嗅覺感受器的觸角，使它們可以擁有極其敏銳的嗅覺，能讓蚊子精準(zhǔn)判斷出身邊的生物是不是它的“菜”。

而且蚊子腦中存在一個專門處理氣味（嗅覺）信號的區(qū)域，這個腦區(qū)中有大約60個叫做“嗅小球”的東西，可以精確處理不同的化學(xué)分子信號，篩選出人類散發(fā)出的某些氣味。

那這些吸引蚊子的氣味到底是什么？

讓蚊子的腦子能“發(fā)光”

科學(xué)家們絞盡腦汁思考怎么才能讓蚊子“說”出他們選擇目標(biāo)的依據(jù)，終于有了一個新思路——基因編輯！

研究人員使用熒光蛋白標(biāo)記蚊子大腦中的神經(jīng)細(xì)胞，基因編輯后可以使它們的大腦在受到刺激時發(fā)出熒光。

通過觀察蚊子對氣味的反應(yīng)發(fā)現(xiàn)，人散發(fā)的氣味里面癸醛和甲基庚烯酮這兩種分子非常受蚊子歡迎。
人類經(jīng)過進化導(dǎo)致體毛變少，為了保護皮膚，人類的皮脂就會生成動物皮脂中幾乎沒有的物質(zhì)，這些物質(zhì)經(jīng)過氧化分解，最終產(chǎn)生癸醛和甲基庚烯酮。

所以以下幾種類型的人更得蚊子偏愛：
體溫高、愛出汗的肥胖者；
新陳代謝較快，產(chǎn)生二氧化碳越多的群體，如小孩，孕婦，運動員等；
化過妝或噴發(fā)膠的人，蚊子非常喜歡化妝品中含有的硬脂酸。

為科學(xué)和蚊子勇于獻身

取得以上成果的經(jīng)過是十分艱辛的，像基因編輯就是一大難題，論文一作——康奈爾大學(xué)神經(jīng)生物學(xué)博士后趙志磊透露，基因編輯成功的概率甚至低于0.1%。

為了培育大量蚊子以供實驗篩選，研究人員從蚊子卵開始培養(yǎng)，簡單粗暴的以身喂蚊，一個人每天喂飽3000只蚊子，耗時5年終于培養(yǎng)出這些腦子會“發(fā)光”的蚊子，保證接下來的實驗順利完成。

不得不說，科學(xué)研究人員真的是太偉大了，趙志磊在采訪中說，他們在喂養(yǎng)蚊子幾個月后，免疫系統(tǒng)甚至都已經(jīng)適應(yīng)，再用手喂蚊子就不癢了。
科學(xué)家們?nèi)绱似惹械难芯课米樱且驗槲米拥臍^于危險、致命。根據(jù)世衛(wèi)組織調(diào)查，通過蚊子叮咬傳播的疾病每年會殺死72萬人。

登革熱是通過蚊子傳播的疾病之一，據(jù)世衛(wèi)組織估計，每年大概有1~4億人感染，其中五分之一的感染者會出現(xiàn)病癥，嚴(yán)重時會導(dǎo)致死亡，而且受感染者的后代也會被影響導(dǎo)致畸形等。

基因編輯是一項神奇的技術(shù)，研究人員就像基因領(lǐng)域的“程序員”，根據(jù)生物需求來編譯，最終能“運行”出人們想要的結(jié)果。如果你也對基因編輯感興趣，可以了解下面的課題，與導(dǎo)師一起探究基因的秘密。

課題介紹

課題名稱: 基因編輯-動物疾病模型構(gòu)建

相關(guān)學(xué)科：生物學(xué)、生物醫(yī)學(xué)工程

課題介紹：基因編輯技術(shù)是是一種使用自然狀態(tài)下同源重組對基因進行定點的敲除或者替換。但是由于基因編輯技術(shù)的成本比較高，消耗的時間也很長，這就極大影響了基因編輯技術(shù)的發(fā)展。隨著科技水平不斷進步，發(fā)展出了CRISPR/Cas9技術(shù)。CRISPR/Cas9系統(tǒng)可以在大部分的細(xì)胞和個體種進行基因編輯，并且可以精準(zhǔn)打靶以及修飾。課題研究CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)在動物疾病模型構(gòu)建的應(yīng)用。

導(dǎo)師介紹
清華大學(xué)和加州大學(xué)伯克利 (UC Berkeley) 聯(lián)合培養(yǎng)博士
曾多次在 Advanced Material 等高影響力期刊以第一作者發(fā)表論文。

如果你想了解高含金量的科研賽事
或者想根據(jù)自己的興趣匹配一個相應(yīng)的研究課題
那就快來掃碼咨詢吧！