抗瘧轉(zhuǎn)基因蚊子

李忠東

蚊子屬于昆蟲綱雙翅目蚊科，是一種具有刺吸式口器的纖小飛蟲。通常雄蚊吸食植物的汁液，雌蚊以血液為食物，吸血的同時(shí)會(huì)給人類帶來近80種疾病。全世界約有3500種蚊子，其中危害最大的是按蚊、庫蚊和伊蚊。

按蚊多為灰色，雙翅大多有斑紋，多在夜間活動(dòng)，主要傳播瘧疾，俗稱瘧蚊。庫蚊體色棕黃，是室內(nèi)最常見的蚊子，一般稱為家蚊。它們也大多在夜間活動(dòng)，以傳播絲蟲病和乙型腦炎為主。伊蚊雙翅沒有斑，身體大多黑色，且有白色斑紋，俗稱花斑蚊。伊蚊白天吸食人血， 叮人兇猛，但飛行距離短，主要集中在繁殖地100米內(nèi)，可傳播登革熱、乙型腦炎和基孔肯雅熱等疾病，有“亞洲虎蚊”之稱。

基因改造新突破

瘧疾俗稱“打擺子”，是經(jīng)按蚊叮咬或輸入攜帶瘧原蟲者的血液而感染瘧原蟲的蟲媒傳染病。蚊子每年在全世界造成約83萬人死亡，其中絕大多數(shù)是這種病造成的。2016年全球約有2.16億瘧疾病例，其中約60萬患者死亡，5歲以下的兒童占了大部分。在撒哈拉沙漠以南的非洲，每30秒就有一個(gè)孩童死于瘧疾。它是嚴(yán)重危害人類健康的疾病之一，被世界衛(wèi)生組織國際癌癥研究機(jī)構(gòu)列入2A類致癌物清單。

蚊子傳播瘧疾的方式相當(dāng)“高效”：雌蚊產(chǎn)卵時(shí)，需要額外的蛋白質(zhì)，所以會(huì)吸取鳥類、爬行類和哺乳類動(dòng)物的血液。如果被吸血的動(dòng)物攜帶瘧原蟲，蚊子就會(huì)染上，下一次再吸血的時(shí)候，就會(huì)將瘧原蟲傳送到被叮動(dòng)物的血液中。寄生蟲攜帶的病毒通過雌蚊在人與人之間傳播，引起的腦血管水腫、肺部液體潴留、腎臟及肝臟或胰臟器官衰竭、貧血和低血糖等瘧疾并發(fā)癥，危及患者生命。

研究蚊子和瘧原蟲的醫(yī)學(xué)專家有3人獲得過諾貝爾生理或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)：英國軍醫(yī)羅納德·羅斯因證實(shí)按蚊是瘧疾的傳播媒介于1902年獲獎(jiǎng)，法國醫(yī)生夏爾·拉韋朗因發(fā)現(xiàn)瘧原蟲于1907年獲獎(jiǎng)，中國藥學(xué)家屠呦呦因創(chuàng)制新型抗瘧藥青蒿素和雙氫青蒿素于2015年獲獎(jiǎng)。

科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，利用轉(zhuǎn)基因蚊子能幫助消滅瘧疾。他們?cè)O(shè)想，如果能培育出一種更強(qiáng)壯的、不能傳播瘧原蟲的蚊子，然后將這種轉(zhuǎn)基因蚊子大量釋放到野外，它們最終將能替代那些能夠傳播瘧疾的蚊子。實(shí)際上，激活某一基因，讓蚊子對(duì)特定的瘧原蟲產(chǎn)生免疫力，并失去攜帶這種病原體的能力，這樣的技術(shù)并不困難。在實(shí)驗(yàn)室里，科學(xué)家開啟了在蚊子腸胃里控制SM1肽的基因，SM1肽可以阻止蚊子體內(nèi)瘧原蟲的發(fā)育。然而這種轉(zhuǎn)基因蚊子似乎體質(zhì)比較弱，不能最終在自然環(huán)境中生存下來。

通過不斷實(shí)驗(yàn)，英國倫敦一所大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)在利用基因驅(qū)動(dòng)技術(shù)傳播基因改造方面取得重大突破。這項(xiàng)技術(shù)可以阻止雌性蚊子繁殖，同時(shí)讓雄性蚊子繼續(xù)傳播這些改造后的基因。他們的實(shí)驗(yàn)室蚊子在11代內(nèi)消滅了岡比亞按蚊，這種蚊群在非洲撒哈拉以南傳播瘧疾。在9個(gè)產(chǎn)卵周期之后，轉(zhuǎn)基因蚊子和野生蚊子的比例變成7：3，轉(zhuǎn)基因蚊子的生存力逐漸勝過了野生蚊子。雖然在整體上轉(zhuǎn)基因蚊子可能比野生蚊子體弱，但是由于病原體不能在其體內(nèi)發(fā)育，所以它們不但活的時(shí)間更長，并且比感染了瘧疾的普通蚊子產(chǎn)卵更多。

以蚊滅蚊效果好

一個(gè)名叫“向瘧疾宣戰(zhàn)”的國際組織也通過基因驅(qū)動(dòng)方法在野生蚊子種群中傳播基因突變，以破壞關(guān)鍵生育基因或改變雌蚊比例，并且取得成功。

作為使用基因驅(qū)動(dòng)技術(shù)對(duì)抗瘧疾戰(zhàn)略計(jì)劃的第一步，“向瘧疾宣戰(zhàn)”組織計(jì)劃在布基納法索西部一個(gè)名叫巴納的村莊釋放第一批不到1萬只經(jīng)基因絕育的雄蚊，這些蚊子攜帶一種突變基因，可以迅速減少蚊子數(shù)量，并且還攜帶一種令蚊子眼睛變紅或變綠的基因，很容易跟野生蚊子區(qū)分開來。

布基納法索位于非洲西部沃爾特河上游，2017年發(fā)生了大范圍瘧疾疫情，造成近4000人喪生。

根據(jù)計(jì)劃，放蚊地點(diǎn)臨近科學(xué)家的研究實(shí)驗(yàn)室，研究人員希望收集到有關(guān)蚊子壽命和分布的更多數(shù)據(jù)，以及它們同野生蚊子相互影響的情況。他們準(zhǔn)備從中獲得操作經(jīng)驗(yàn)，以便更好地向監(jiān)管機(jī)構(gòu)和社區(qū)成員介紹轉(zhuǎn)基因蚊子這一概念，增進(jìn)當(dāng)?shù)厝藢?duì)他們工作的理解。

科技進(jìn)步帶來的益處有時(shí)是難以想象的，我們深信，科學(xué)家的努力一定能使人們未來的生活更加幸福。