@ 2017.05.31 , 16:00

用细菌感染蚊子,让它无法传播病毒

蚊子和被□□后发痒的伤口真是令人不胜其扰。蚊子还会传播造成严重后果的危险病毒,这使其成为地球上一种致命的动物。埃及伊蚊和白纹伊蚊这两种蚊子就是登革病毒、寨卡病毒、黄热病病毒以及基孔肯雅热病毒爆发背后的原因,每年造成世界上1亿起人类病例。随着全球气候变暖,蚊子的栖息地也在不断扩张,也使得更多对蚊子传播病毒缺乏抵抗力的人更容易接触到蚊子。

疫苗每次能给受体提供一到两种对蚊子传播病毒的免疫力。不过还有另一种应对方式:追逐这些昆虫。针对蚊子群体或者是蚊子传播疾病的能力,能同时处理所有病毒。

随着美国进入另一个蚊子季节,佛罗里达和加利福尼亚的蚊子控制地区正准备与蚊子和传播病毒战斗的新策略。他们正在尝试一种基于沃尔巴克氏体的细菌的管控方法。

用细菌感染蚊子,让它无法传播病毒
credit: 123RF

一种细菌:我们敌人的敌人

沃尔巴克氏体是一种在昆虫中自然发现的细菌,寄居在生物体的细胞中。从那里,沃尔巴克氏体能操控它们的宿主的多个方面,比如增加宿主产卵的数量或者通过改变宿主的激素甚至改变宿主的性别。

研究者在2008年发现果蝇体内的沃尔巴克氏体能保护他们免受果蝇病毒的影响。这一发现令人不禁好奇:沃尔巴克氏体也能保护埃及伊蚊免受引起人类疾病的病毒吗?

埃及伊蚊不会天然携带沃尔巴克氏体。但当研究者在实验室中感染埃及伊蚊时,与果蝇的实验结果一致,蚊子携带病毒的自我复制变少了。蚊子体内更少的疾病感染病毒意味着疾病传播将有限,当蚊子吸食它们的猎物时更不大可能将这些病毒传播到猎物体内。

澳大利亚、美国以及其他国家正在研究为什么沃尔巴克氏体能限制病毒。某些研究者猜想沃尔巴克氏体改善了蚊子对病毒的免疫力,而包括我们在内的其他研究则表明沃尔巴克氏体窃取了病毒复制的关键营养素。两者都可能正确。

载体资格:雌性方法

只有雌性蚊子才会□□动物并传播病毒。因此,减少病毒传播最有效的方法是限制雌性蚊子体内的病毒。

沃尔巴克氏体细菌能从母亲传递到后代。如果将沃尔巴克氏体感染的雌性蚊子释放到群体中,所有的后代都会携带沃尔巴克氏体,由此不大可能传播致病病毒。

这一方法已经为消除登革热项目所采用,在测试区域,该非盈利组织成功将沃尔巴克氏体集成到了蚊子群体内。

在此背景下,埃及伊蚊一个有趣的行为是他们倾向于不长途迁徙。事实上,一条高速公路就足以阻挡蚊子的传播。当研究者在一个城镇设立释放点时,他们发现这些蚊子不会迁移到其他区域。

这就使得对照研究可行了,可以在得到允许的情况下才释放这些蚊子。受限传播和孤立点在美国是决定允许释放蚊子的两个重要的因素。

消除登革热项目在美国并不活跃,美国则是针对雄性蚊子采取措施,而不是雌性蚊子。

用细菌感染蚊子,让它无法传播病毒
credit: 煎蛋画师Piccolo

种群控制:雄性方法

MosquitoMate是由医学昆虫学家Stephen Dobson在列克星敦市肯塔基大学建立的一家公司,并与佛罗里达群岛蚊控区相合作,开始在今天春天每周释放4万只沃尔巴克氏体感染的雄性蚊子。

沃尔巴克氏体通过雌性卵传播,因此后代不会受到沃尔巴克氏体的感染。但沃尔巴克氏体已经改变了父系的精子DNA,使得只有当受精卵中有沃尔巴克氏体时后代才会存活。由于受感染的雄性只会与自然产生的无沃尔巴克氏体种群接触,他们的后代在配偶发育过程中就会死去,也就是卵无法孵化。

不过对于蚊子不幸的是,雌性会将精子存储起来不断对自己的卵子受精,这意味着雌性的第一个配偶将会是所有后代的父亲。因此即使雌性再次□□,只要曾经与沃尔巴克氏体感染的雄性□□过,所有的后代都将无法孵化。

佛罗里达群岛蚊控区的攻击手段不止一种。除了沃尔巴克氏体和一些传统方法,他们还与一家名为Oxitec的基因工程公司合作。类似于MosquitoMate,Oxitec也会释放一些雄性蚊子,但用的不是沃尔巴克氏体,而是修改蚊子的基因,使其包含导致后代死亡的自我限制基因。

不过目标都是一样的:将蚊子释放到环境中,与雌性□□导致所有后代死亡,最终导致蚊子种群崩溃。

用细菌感染蚊子,让它无法传播病毒
credit: 煎蛋画师Piccolo

两种方法,一个目标

两种方法各有优势:雌性方法涉及面广,能直接减少疾病传播。雄性方法能有效减少本地蚊子种群数量。

雄性方法是一种重要的“即时生效”方法,但这需要每年花大代价释放雄性蚊子,因为不管是MosquitoMate的沃尔巴克氏体或者Oxitec的自我限制基因的雄性蚊子都不能把这种关键的特性传递到下一代。一旦停止释放这些雄蚊,蚊子的数量就会反弹。

消除登革热项目的雌性释放策略是长期可持续的,但需要广泛的监控。MosquitoMate和Oxitec并未公开他们的花费,因此消除登革热项目希望能将他们的系统开销保持在大约1美元每人。

某些民众对这类蚊子释放项目表示反对,特别是经过了基因修改的蚊子。美国农业部收到了2600份关于Oxitec计划的反映书,而关于MosquitoMate的非转基因策略则只有一份。

在美国,蚊控区则是采取更谨慎的方法。他们首先小范围尝试了两种非永久性的雄性策略。佛罗里达蚊控区将在他们的Stock Island释放点进行12周的评估。夏末我们应该就能知道雄性沃尔巴克氏体感染蚊子在减少种群数量方面的效果如何了。

本文译自 conversation,由译者 CliffBao 基于创作共用协议(BY-NC)发布。Michaela Schultz


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