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除了戰爭,也就這種病能殺死這麼多人了

全世界每年死於蚊子傳播的疾病的有 1 千萬人,若出現全球範圍內的大爆發,毀滅程度遠超 2014 年埃博拉和 2003 年非典。

2017 年 7 月,Discovery 推出新一季的紀錄片Mosquito(蚊子),製作人員跑遍了四大洲,採訪了全球健康領域的領導,以及生活在各大洲的居民,揭示了一個大家可能意識不到的事實:除了戰爭,蚊子可能是目前具有最大殺傷力的「武器」。

比爾 · 蓋茨也為這一季的紀錄片錄製了宣傳片段,文首那段話,正是他在宣傳片中所說的。而這番評價並非危言聳聽。

地球上除了冰島,蚊子無處不在。在已知的 3500 多種蚊子中,大部分體長都小於 15 毫米,體重僅 2~2.5 毫克,而且適應力極強,產下的卵可以存活超過一年,一旦遇水,便立即孵化。

瘧疾、登革熱、寨卡、黃熱病等十多種疾病均是它們的「傑作」,2015 年全球僅瘧疾病例就有 2.12 億,42.9 萬人死亡,非洲內陸每分鐘就有 2 個人因瘧疾而死。

雪上加霜的是,疫苗的研發趕不上疾病譜的變化。公共衛生學家開始改變思路,或者,滅除這種引發蟲媒傳染病的「罪魁禍首」才是預防疾病的正道?

蝴蝶世界的「女兒國」

吳承恩在《西遊記》五十三、五十四回寫到女兒國——一個從上到下都是女子的國度,當地女人長到二十歲,便會喝「子母河」的水,三天之後就會誕下女孩。

藝術來源生活。科學作家Carl Zimmer在Science上,就曾發表過這樣一個故事:

非洲大陸上,有個叫烏干達的地區,科研人員發現,該地區的蝴蝶 94% 都是雌性。這是蝴蝶的「女兒國」,但讓蝴蝶幾乎都是雌性的,不是「子母河」的河水,而是一種叫Wolbachia(以下簡稱,沃爾巴克氏體)的寄生菌。

感染了沃爾巴克氏體的蝴蝶,會被「種群雌化」。

沃爾巴克氏體能夠感染蝴蝶的很多器官,但最重要的是感染精巢與卵巢。僅由被感染的雌性蝴蝶把沃爾巴克氏體傳播給後代。

沃爾巴克氏體通過改變宿主的生殖能力極大化了其傳播,有四種表型:

雄性死亡:被感染的雄性在幼蟲發育時死亡,這增加了被感染的雌性的出生率。

雌性化:被感染的雄性發育為雌性或者不能生育的偽雌性。

孤雌生殖:被感染的雌性的單性生殖。一個孤雌生殖的例子是赤眼峰,在感染沃爾巴克氏體情形下無需雄性也能生殖後代。在這個物種中,雄性非常罕見,可能已經被同一菌株的沃爾巴克氏體殺死。

細胞質不兼容:被感染的雄性不能與未被感染的雌性繁殖,也不能與感染了其他基因型的雌性繁殖。

正因為這樣,所以被感染的蝴蝶群體,具有極高比例的雌性比例。

沃爾巴克氏體真容

其實,早在 1927 年,沃爾巴克氏體就被發現。但有兩個主要原因導致它並沒有被應用到控制蚊子的繁殖中:

第一,沃爾巴克氏體導致物種雌化的現象只在特定物種;

第二,儘管有大約 65% 的昆蟲種類和 28% 的蚊蟲種類天然攜帶沃爾巴克氏體(沃爾巴克氏體主要感染非脊柱動物如昆蟲,但感染不了人、狗等脊椎動物),但蚊媒疾病的幾個主角不在其中。

當學者還在冥思苦想時,蚊媒疾病已經出現合併感染的情況:在加彭和印度進行的研究結果表明,一個蚊子樣本中檢出兩種病毒,被它叮咬,人可以同時感染基孔肯亞病毒和登革熱病毒。

研發速度趕不上疾病發展的腳步,蚊子已經將寨卡疫情發病間隔從 60 年縮短到 3 年左右,但最早能使用的疫苗還到 2020 年才能投入使用。

人真的總是慢蟲子一步么?

人工「製造」感染蚊子

將針插入氣球,再慢慢抽出來,還要保證氣球不破,要怎樣的技術?

中國廣東有世界最大的「蚊子工廠」,裡面的研究員一天可以扎 100~200 個「氣球」,只是「繡花針」換成了胚胎注射針,「氣球」則成了白紋伊蚊的卵。

丁香園(微信號:dingxiangwang)聯繫了「蚊子工廠」的負責人,中山大學-密歇根州立大學熱帶病蟲媒控制聯合研究中心主任奚志勇教授。

奚教授是世界上第一個通過顯微胚胎技術在蚊媒間移植沃爾巴克氏體,並實現與伊蚊、瘧蚊的共生關係的科學家。

Science 2005(左)和 2013 年

刊登了奚志勇教授的研究

「培育感染沃爾巴克氏體雄蚊,胚胎技術最為關鍵」,奚志勇教授告訴丁香園,「在顯微鏡下將蟲卵放大 200 倍,在蟲卵被產出後 60~90分鐘內將沃爾巴克氏體注射在蟲卵的生殖器部位,每 500~1000個注射胚胎才可以建立一個感染系統。這期間注射的位置、時間和菌種都不能有差錯。」

此外,奚志勇教授將沃爾巴克氏體技術與放射技術相結合,通過注射、培育、篩選、飼養、輻射、釋放等步驟,讓這座2011 年建成、面積超過 3500 平方米、有 4 個車間的「蚊子工廠」每周能生產 500 萬隻雄蚊,且均攜帶沃爾巴克氏體。

這個過程可以借用 Google 母公司 Alphabet 旗下的生命科學子公司 Verily 做的 Debug Project 項目解釋,因為他們到奚志勇教授的「蚊子工廠」進行了參觀學習。

debug.com 的主頁上寫著:「我們的宗旨是培育『好』蚊子來消滅『壞』蚊子」。這個過程包括 6 步:

1. 從其他物種上提取寄生菌沃爾巴克氏體。

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2. 將沃爾巴克氏注射到埃及伊蚊蟲卵內。

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3. 將培育成形的埃及伊蚊進行篩選區分,將未感染沃爾巴克氏體的雌蚊和攜帶沃爾巴克氏體的雄蚊分開。(因為只有母蚊子吸血)

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4. 一切準備就緒後,將不孕的雄蚊在指定地點按指定批次釋放。

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5. 因為埃及伊蚊雌蚊一生只交配一次,當遇到攜帶沃爾巴克氏體的雄蚊交配後,受精卵受到沃爾巴克氏體的抑制,無法孵化。

6. 釋放結束後,研究人員還需對釋放效果進行監測。

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今年,華盛頓郵報、CNN 等媒體都大幅報道了 Debug 在加州釋放 2 千萬沃爾巴克氏蚊,其使用的菌株便是奚志勇教授,在博士期間建立並發表在 Science 上的 WB1,這些報道中均提到「蚊子工廠」取得的成就:

廣東沙仔島 2014 年試點釋放,監測數據反饋部分地區成蟲抑制率達到 95%以上。

在去年第五屆世界衛生組織病媒疾病諮詢控制年會上,奚志勇教授團隊的技術被認可在蚊媒疾病控制上擁有「高效、長遠」的效果,同時也被認定為當下最具有潛力的控蚊三大技術之一,另外兩個是轉基因雄蚊和昆蟲絕育技術。

奚志勇教授告訴丁香園:「日後,沃爾巴克氏體還將用於更多領域,目前針對瘧疾的感染沃爾巴克氏體的瘧蚊已結束試驗階段;針對稻飛虱(農業害蟲)的沃爾巴克氏體也在加緊研製中,未來都將實現規模化生產。」

丁香園也對 Google 的技術團隊進行了溝通,並將會密切跟進項目。

蓋茨基金會的參與

若要尋找全世界最貴的蚊子所在地,可以將目光聚焦在南美洲和非洲,因為那正在轟轟烈烈地進行消滅瘧疾、登革熱等蚊媒疾病的轉基因大戰。

以巴西為例,2014 年,巴西就成為了第一個批准無限制釋放轉基因蚊子的國家。被釋放的轉基因雄蚊是由英國 Oxitec 公司培育的 OX513A 轉基因雄蚊,攜帶自我限制的轉基因,能夠阻止幼蟲生長為成蟲。

若上述辦法是讓蚊子「夭折」的話,那下面的則是直接「閹割」。

比爾及梅琳達·蓋茨基金會給「瞄準瘧疾」(Target Malaria)項目注資 7000 萬美元,在烏干達、馬里和布吉納法索國家進行「X 染色體粉碎」計劃。

其中一項課題便是通過修改甘比亞按蚊的染色體,以減少雌蚊數量或削弱種群繁殖能力,從而達到控制蚊子種群規模,削弱其傳播瘧疾能力的目的。

項目研究員牛津大學生物學家 Charles Godfray 表示,「計劃並非要消滅蚊子,而是將甘比亞按蚊控制到合理水平。計劃釋放的時間和規模需要嚴格計算控制,謹防給生態造成危害。」

「對抗蚊媒疾病當然是頭等大事,但我們不希望如電影《侏羅紀公園》一樣恐怖的結果。」在西非布吉納法索,當地某公益組織領導人 Sylvestre Tiemtore 提到「X 染色體粉碎」計劃帶來的焦慮。

釋放場地居民的接受同意是以上控蚊手段的重要一環,這也能解釋無論是奚志勇教授的團隊還是「X 染色體粉碎」計劃,在真正釋放前都需要志願者對當地居民進行科學宣教經過其同意才實施。

2014 年巴西釋放轉基因雄蚊時,世界衛生組織媒介控制小組對該技術進行了風險評估,列舉了幾類危害:尚未成熟的轉基因成蟲可能存活下來(轉基因未成功或因蟲體暴露在充足的四環素環境中,轉基因被抑制);轉基因蚊攜帶的蛋白質有致敏性和或毒性;空置繁殖場被其他病媒物種佔用等。

但在報道結尾,媒介控制小組給出的評估結果是,「釋放轉基因雄蚊目前仍然是安全的,在控制埃及伊蚊傳播的疾病上有重大意義」。(責任編輯:貓)

蓋茨基金會在 9 月 13 日發布了過去一年的年度報告,其中包括他們在瘧疾等傳染性疾病的防控成績,受蓋茨基金會的委託,現在,掃描下面的二維碼,即可看到哦!

參考文獻

1 http://science.sciencemag.org/content/292/5519/1093.full

2 https://debug.com/how/

3https://www.statnews.com/2017/03/14/malaria-mosquitoes-burkina-faso/

4http://www.who.int/bulletin/volumes/94/8/16-020816/zh/

5http://www.who.int/bulletin/volumes/94/10/16-173377-ab/zh/

6http://www.who.int/features/qa/co-infection-mosquitos/zh/

7http://www.who.int/emergencies/zika-virus/articles/mosquito-control-tools/zh/

8http://www.who.int/mediacentre/commentaries/vector-control/zh/

9http://www.who.int/emergencies/zika-virus/articles/mosquito-control/zh/

10http://tech.163.com/16/0723/11/BSLH5Q5800097U7H.html

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