高中生科研課題推薦：基因編輯-動物疾病模型構建，適合生物學/生物醫學工程方向

都說現代科技讓人們上天入地無所不能。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，是傳播人類大多數疾病的罪魁禍首。

科學家們做了個實驗，在一個透明的箱子中放了 100 只花蚊子（學名叫做埃及伊蚊），左側通入人的氣味，右側通入動物的氣味。
結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）信號的區域，這個腦區中有大約60個叫做“嗅小球”的東西，可以精確處理不同的化學分子信號，篩選出人類散發出的某些氣味。

那這些吸引蚊子的氣味到底是什么？

讓蚊子的腦子能“發光”

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

研究人員使用熒光蛋白標記蚊子大腦中的神經細胞，基因編輯后可以使它們的大腦在受到刺激時發出熒光。

通過觀察蚊子對氣味的反應發現，人散發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。
人類經過進化導致體毛變少，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，這些物質經過氧化分解，最終產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；
化過妝或噴發膠的人，蚊子非常喜歡化妝品中含有的硬脂酸。

為科學和蚊子勇于獻身

取得以上成果的經過是十分艱辛的，像基因編輯就是一大難題，論文一作——康奈爾大學神經生物學博士后趙志磊透露，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，簡單粗暴的以身喂蚊，一個人每天喂飽3000只蚊子，耗時5年終于培養出這些腦子會“發光”的蚊子，保證接下來的實驗順利完成。

不得不說，科學研究人員真的是太偉大了，趙志磊在采訪中說，他們在喂養蚊子幾個月后，免疫系統甚至都已經適應，再用手喂蚊子就不癢了。
科學家們如此迫切的研究蚊子，是因為蚊子的殺傷力過于危險、致命。根據世衛組織調查，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，據世衛組織估計，每年大概有1~4億人感染，其中五分之一的感染者會出現病癥，嚴重時會導致死亡，而且受感染者的后代也會被影響導致畸形等。

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

課題介紹

課題名稱: 基因編輯-動物疾病模型構建

相關學科：生物學、生物醫學工程

課題介紹：基因編輯技術是是一種使用自然狀態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的發展。隨著科技水平不斷進步，發展出了CRISPR/Cas9技術。CRISPR/Cas9系統可以在大部分的細胞和個體種進行基因編輯，并且可以精準打靶以及修飾。課題研究CRISPR/Cas9基因編輯技術在動物疾病模型構建的應用。

導師介紹
清華大學和加州大學伯克利 (UC Berkeley) 聯合培養博士
曾多次在 Advanced Material 等高影響力期刊以第一作者發表論文。

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