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約翰霍普金斯大學同期兩篇《Science》,分頭狙擊瘧疾傳播

9月29日《Science》報道,兩個研究小組發現修整蚊子定植微生物能減少瘧原蟲傳播。一個研究小組用「生化武器」細菌在蚊子腸道釋放寄生蟲暫停蛋白(parasite-stopping proteins),另一個小組發現攜帶瘧疾阻斷基因的蚊子意外因為共生微生物而更具交配優勢。

第一篇文章:口服益生菌策略

雌蚊叮咬感染瘧疾患者之後,惡性瘧原蟲(Plasmodium falciparum)就寄生在了它們的腸道內。

所以,約翰霍普金斯大學的分子昆蟲學家Marcelo Jacobs-Lorena和同事們曾開發一株抗寄生蟲轉基因細菌,降低了蚊子叮咬時把寄生蟲傳給人類的幾率。但是,向蚊群散播「益生菌」很難。

最近,情況出現了轉機。Jacobs-Lorena 實驗室的博士後Sibao Wang(現已前往位於上海的中科院工作)發現蚊子卵巢液可作為蚊子攜帶細菌的指示器。他發現,在這些多樣性細菌中,常見屬Serratia的一株新品系很容易傳播蔓延。雌性甘比亞按蚊吃下含有Serratia的糖後,它們很快填滿了蚊子的腸道。細菌也出現在蚊卵表面,甚至擴散到孵化後的幼蟲身上,以至於雄蚊和雌蚊都能攜帶這種細菌。

這種微生物似乎沒有任何負面影響,所以研究人員給它配備了抗瘧原蟲基因,設計了5種不同的抗寄生蟲方法,包括絞殺、誘捕、捆縛等。

吃了人工改造細菌的蚊子再吸食瘧原蟲感染者的血液,體內寄生蟲數量比未經處理的蚊子少了93%。

北卡州立大學的進化生物學家Fred Gould 表示:「我曾經非常懷疑這一做法的成功與否。因為在一定程度上,由於腸道的競爭環境,外來細菌生長十分困難,更何況從幼蟲到成熟都始終粘附在蚊子身上。但令人矚目的是,他們竟然做到了。」

為了檢驗工程菌在野生蚊群中的擴散效果,Jacobs-Lorena團隊正在尚比亞南部搭建圈佔設備。「包括植被、花草和小型茅棚,盡量在較為真實的條件下測試傳播情況。」

第二篇文章:蚊子基因改造策略

另一隊研究小組也來自約翰霍普金斯,以蚊子載體生物學家George Dimopoulos為首的研究人員賦予了瘧疾傳播者斯氏按蚊(A. stephensi)一個能提高Rel2蛋白產量的基因,阻止了瘧原蟲在腸道的感染。

團隊意外發現, Rel2影響蚊子腸道微生物,使昆蟲散發吸引潛在伴侶的體味。基因改造的雄蚊更有可能與雌蚊交配,未經改造的雄蚊也更喜歡經過改造的雌蚊。這種屬性能加快抗瘧原蟲基因的傳播。把同等數量的改造和未改造蚊子放入一個箱內,下一代蚊子中約90%攜帶Rel2基因,這一比率可持續10代。

「結果出乎任何人的意料,」Gould說。

Dimopoulos認為,通過擇偶偏好引入基因修飾是一種更「自然」、「含蓄」的傳播抗瘧原蟲基因的方式。

同期發表《Science》文章的兩個團隊表示,他們之間不存在競爭,事實上,他們也期望兩種方法的聯合。由於現有的殺蟲劑抗瘧策略存在短板,世界範圍迫切需要有效的預防方法。通過蚊子腸道菌群控制疾病,兩篇文章殊途同歸,都是「很有想像力」的方法。


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