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    中国灭蚊研究登上Nature:最具侵袭性的蚊子几乎被消灭了
    发布日期:2019-8-30 14:44:57

    在位于中国广州的两个岛屿上,研究人员几乎消灭了世界上最具侵入性的蚊子种类——亚洲虎蚊(又称白纹伊蚊)。

    广州,是中国登革热传播率最高的城市。在 2016 年和 2017 年的蚊子繁殖季节期间,中山大学—密歇根州立大学热带病虫媒控制联合研究中心主任奚志勇教授团队每周在两个岛屿上的居民区释放大量亚洲虎蚊,每公顷面积超过 16 万只蚊子。

    让蚊子来对付蚊子,以无害蚊群替代有害蚊群,这是奚志勇团队研究的思路。7 月 18 日,他们的最新研究成果在Nature发表。与奚志勇团队此前的研究相比,新的试验规模更大,是在社区中进行,且能接近百分百清除传病蚊群。

    新的研究手段通过机械和低剂量辐射手段进行两次筛选雌雄蚊子,将雌蚊绝育与雄蚊感染相结合,既能控制蚊媒种群,还绿色环保,以及低成本、高效能。

    “双管齐下”

    奚志勇锁定的研究对象是亚洲虎蚊。蚊如其名,亚洲虎蚊是一种全球性具有强大攻击性和入侵性的蚊子,可传播登革病毒、基孔肯雅病毒、寨卡病毒等。他们与广州市疾控中心合作,选择了广州市区的两个居民区进行登革热防控效果验证。

    “以蚊治蚊”的原理是,释放绝育雄蚊,使其与野生雌蚊交配后,所产的卵不能发育。

    此前压制亚洲虎蚊种群数量的传统策略一直收效甚微。一种方法是利用辐射让雄蚊绝育,再进行野外释放。绝育的雄蚊与野外的雌蚊交配后,雌蚊的产下卵不能孵化,于是这种蚊群通过生殖控制被压制或清除。国际原子能机构和联合国粮农组织曾成功地大规模使用这种绝育技术来控制重要的农业害虫。

    只是这种手段有其弊端。辐射会降低绝育雄蚊的生殖竞争力,与野生雄蚊相比缺乏交配优势,因此控蚊效果并不理想。

    另一种方法则让雄蚊感染一种名为沃尔巴克氏体(Wolbachia)的共生菌,后者与未携带相同沃尔巴克氏体类型的雌蚊交配后会产生胞质不相容性,导致其卵不能孵化,由此可抑制蚊子的数量。沃尔巴克氏体是一种在自然界节肢动物体内广泛存在并能经卵传递的共生菌,它天然存在于全球约 65% 的昆虫种群和28%的蚊虫种类中,携带不同型别沃尔巴克氏体的雌雄昆虫交配后产生的卵也不能发育。

    但这种方法也存在风险,仅仅采用机械筛选雌雄蚊不能做到 100% 精准。一旦感染了同型沃尔巴克氏体的雌蚊被意外释放,就会取代本地种群,影响基于沃尔巴克氏体的种群压制策略进一步实施。

    奚志勇决定吸纳两个手段之长,而避其短。他和同事对感染了沃尔巴克氏体的蚊子进行辐射,让可能被意外释 放的雌蚊绝育,同时保证低剂量辐射水平不会影响雄蚊的生殖竞争力。

    对于双管齐下的应用,奚志勇解释说,如果你要追求最大限度的种群压制,或者说种群清除,就必须要解决少量的雌蚊对压制效果的破坏,那么引入辐射就可以达到接近清除雌蚊的效果。如果纯粹是用沃尔巴克氏体感染技术的话,在目前缺乏具有 100% 效率的雌雄分离技术的情况下就无法追求高程度的压制效果。

    他们在广州开展的田间试验中释放了数百万只感染沃尔巴克氏体且受过辐射的蚊子。在 2 年的时间里,野生亚洲虎蚊种群几乎全被清除,每年野生蚊种的数量平均减少了约 83% - 94%,且在长达 6 周内都侦测不到任何蚊子。种群遗传学分析显示,仅剩的蚊子可能是从研究地区之外的地方迁移而来的。

    奚志勇说,“我们从 2014 年就开始做这个现场实验了。通过把这两个技术进行结合的方法,经过 2 年,最终达到了接近根除靶标蚊子的效果。”

    民众接受度大增

    登革热是一种蚊传病毒性感染,可引起重流感样症状疾病,有时还可能造成致命并发症,而埃及伊蚊和亚洲虎蚊携带登革热、基孔肯雅和寨卡病毒。据世界卫生组织数据,在过去 50 年中,登革热的发病率增加了 30 倍。目前估计每年在 100 多个流行此病的国家发生高达 5000 万至 1 亿例感染,危及几乎一半的世界人口。

    广东省疾病预防控制中心副主任林立丰介绍说,今年广东省登革热疫情仍有发生,而对于登革热没有疫苗,也没有什么特效药,只能通过控制其传播媒介蚊子来预防和控制该疾病的传播

    在广东省,亚洲虎蚊是主要传病媒介,也是广州市及周边地区唯一的登革传播媒介,而广州是登革热发病率较高的城市。据林立丰介绍,杀灭成蚊只是一种应急灭蚊措施,根本的防控手段是清除蚊子孳生地,即清除或控制积水,消除蚊虫产生的源头。

    但常规手段无法治本,于是疾控防疫部门将治本的希望寄托于生物学家身上。

    生物学家有两种利用遗传学减少蚊媒的策略。其一是种群压制,即通过诱发不育等手段大量减少蚊子种群繁殖,使其不能维持病菌传播。其二是种群替换,即改变野生种群的遗传背景,降低其传播病菌的固有能力。奚志勇团队的策略是前者,即释放带沃尔巴克氏体的雄蚊,使其与野生雌蚊交配,使他们绝育。

    在前几年的试验中,奚志勇将研究局限在两个孤立的小岛上,如今他把实验室搬到了城市居民区。后者的挑战在于,这里生态环境和蚊子的孳生地情况更复杂,需要考虑的变量更多,以及当地居民对此手段的接受度也是问题。

    感染沃尔巴克氏体的蚊子对人体无害。证据显示自从地球有了人类,沃尔巴克氏体一直就与人类和平相处。沃尔巴克氏体不能通过蚊虫叮咬感染人体或哺乳动物,并且其叮咬的人血中未检测到抗沃尔巴克氏体抗体。沃尔巴克氏体仅在宿主细胞内生存,不能离开昆虫在环境中独立生长,也不能使取食蚊子的天敌获得感染。基于沃尔巴克氏体的蚊媒所产生的生物安全风险几乎可以忽略。

    其实让当地居民接受试验计划的最大推动力是前几年的登革热疫情。研究人员还曾把手伸入装有蚊子的塑料罐里,对大众证明试验雄蚊不咬人。

    试验效果对于居民接受度是正向的。据调查,以蚊治蚊试验前只有 13.0% 的居民支持率,以及 76.4% 的中间立场和 10.6% 的反对率。试验后,以蚊治蚊支持率达到了 54.3%。

    居民也切实感受到了科学的力量。在两个试验点,野生型亚洲虎蚊对人的叮咬率分别降低了 96.6% 和 88.7%

    三年之内有望推广

    此前有过转基因蚊子或基因编辑蚊子防控寨卡病毒的研究,但最终未见落地。奚志勇告诉 DeepTech,这些研究许多情况下被政府审批难和民众接受难所阻挡

    奚志勇的研究手段与转基因技术无关。建立沃尔巴克氏体感染蚊株的方法是采用显微注射,其供体是原本广泛存在于自然界的沃尔巴克氏体,并非转基因产物,因而没有向环境中引入任何新的生物。在这个手段中,蚊子的基因并未转变,不需要篡改或修改基因。

    对于这种手段是否会灭绝蚊子的担忧,奚志勇说,这个方法是专一地针对亚洲虎蚊,对其他种类的蚊子没有影响。自然界中存在的蚊子种类约有 3000 种,有很多种蚊子不传病,还有一些蚊子不叮咬人或不吸血,这些蚊子都不是控制目标。此外,这些手段主要针对人类居住区的传病蚊子,而那些野生环境中未承担传病角色的亚洲虎蚊不是清除目标。

    美国乔治城大学(Georgetown University)生态学家 Peter Armbruster 在同期Nature发表评论称,没有哪种单一的控蚊方法能完全灭绝传病蚊群,需要控蚊工具的组合。但奚志勇团队的“双管齐下”是一种重大进步,展示了强大的控蚊潜力。

    Peter Armbruster 指出,奚志勇团队还要解决可持续性的问题。一旦感染沃尔巴克氏体的蚊子停止释放,迁移而来的野生蚊群就不可避免会重新建立自然种群。

    如今,奚志勇团队正在积极与农业部沟通,递交药效学相关数据,希望将携带沃尔巴克氏体的雄蚊作为微生物杀虫剂获得应用批准。奚志勇对此很乐观,他说,此类研究最近在美国已经获得环保署颁发的微生物杀虫剂的注册,预计中国在1年到3年内会得到批准推广。

    本文由格林盈璐  格林盈璐灭蚊器  格林盈璐官网www.greenyellow.cn整理


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