兩篇Science揭示操縱蚊子腸道細菌有望控制瘧疾傳播

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由瘧原蟲感染導致的瘧疾讓全世界大約2億人患病，一年殺死40萬人，其中大多數是非洲兒童。如今，蚊帳和殺蟲劑是預防瘧疾的主要手段。但是假如科學家們能夠孵化出抗瘧疾的蚊子，將會怎麼樣？

圖片來自來自Yuemei Dong博士。

在兩項新的研究中，研究人員報道生活在蚊子腸道中的有益細菌能夠有助做到這一點---這兩項有點偶然的發現，如果取得成功，也許有一天會提供一種新的方法來阻止瘧疾。相關研究結果都發表在2017年9月29日的Science期刊上，第一項研究的論文標題為「Driving mosquito refractoriness to Plasmodium falciparum with engineered symbiotic bacteria」，論文通信作者為中國科學院上海植物生理生態研究員、博士生導師王四寶（Sibao Wang）博士和美國約翰霍普金斯大學瘧疾研究員Marcelo Jacobs-Lorena。第二項研究的論文標題為「Changes in the microbiota cause genetically modified Anopheles to spread in a population」，論文通信作者為約翰霍普金斯大學布隆伯格公共衛生學院微生物學教授George Dimopoulos。

瘧疾是由雌性的被稱作按蚊的蚊子傳播的：這種蚊子叮咬了一個受感染的人，隨後致病性的瘧原蟲在它的腸道中孵化，它再通過叮咬其他人來傳播這種感染。

人類、動物，甚至昆蟲，都擁有一群健康的腸道細菌，即所謂的腸道微生物組。科學家們早就知道一些天然的蚊子腸道細菌能夠攻擊瘧原蟲。存在的障礙在於如何將這種保護傳播到野外足夠多的蚊子中，以便產生重要的影響。

在第一項研究中，Jacobs-Lorena團隊發現了一種奇怪的細菌菌株，這種菌株很容易地在蚊子間傳播。這種被稱作Serratia AS1的細菌菌株生活在蚊子的腸道和卵巢中。不同於其他的蚊子腸道細菌的是，雄性蚊子在交配期間將這種菌株傳播給雌性蚊子，而雌性蚊子能夠將它傳播給它們的後代。

通過遺傳手段改變這種細菌菌株，讓它們釋放一些抗瘧疾化合物就可在不傷害蚊子的情形下抑制瘧原蟲生長。這些研究人員給少量的蚊子餵食這些已準備好的菌株，讓它們與實驗室中正常的蚊子進行交配。足夠確信的是，整個下一代蚊子都攜帶著抑制瘧原蟲的菌株。

在第二項新的研究中，Dimopoulos團隊和王四寶團隊取得一項更加奇怪的發現。他們改變蚊子的一個免疫基因，使得該基因更加活躍，從而協助蚊子更好地抵抗瘧疾。

從某種角度而言，這種微小的基因變化也改變了蚊子正常條件下的腸道細菌，使得它們對配偶更有吸引力。Dimopoulos說，經過修飾的雄性蚊子開始尋找未經過修飾的雌性蚊子，而且未經過修飾的雄性蚊子則尋找經過修飾的雌性蚊子。

這一理論的原理在於抑制腸道細菌會改變蚊子的氣味。無論進行何種解釋，Dimopoulos實驗室的一群蚊子在7年內都保持這種瘧疾抵抗性。

未參與這兩項研究的蚊子專家們稱這些研究結果是有前景的。

美國德克薩斯大學醫學分校病理學助理教授Grant Hughes（未參與研究）說，「鑒於不可能存在解決瘧疾問題的殺手鐧，我們需要在我們的武器庫中尋找所有可用的工具來抵抗這種疾病。」

美國賓夕法尼亞州立大學昆蟲學家Jason Rasgon（未參與研究）說，這些發現是激動人心的，這是因為它們不只是尋找更好的瘧疾控制方法。他說，「這是基礎蚊子生物學的一個新的領域---腸道微生物組如何影響蚊子的行為。」

在實驗室有效果並不總是代表著在野外也有效果。明年，霍普金斯大學的這些研究人員希望嘗試著在一種更加真實的環境中孵化抗瘧疾的蚊子。

原始出處：1. Sibao Wang, André L. A. Dos-Santos, Wei Huang et al.Driving mosquito refractoriness to Plasmodium falciparum with engineered symbiotic bacteria. Science, 29 Sep 2017, 357(6358):1399-1402, doi:10.1126/science.aan5478

2. Andrew Pike, Yuemei Dong, Nahid Borhani Dizaji et al.Changes in the microbiota cause genetically modified Anopheles to spread in a population. Science, 29 Sep 2017, 357(6358):1396-1399, doi:10.1126/science.aak9691

3.Mosquito gut bacteria may offer clues to malaria control

4.Promising results for two genetic weapons against malaria

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