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当疟疾对青蒿素出现耐药性,科学家为从源头阻断疟疾传播提供了新“武器”

日期:2017-10-05 10:23:42编辑作者:金沙官网
 
  比尔盖茨在一篇博客文章中表示,蚊子是世界上最致命的动物。蚊子每年导致的死亡病例达72.5万,其中又以按蚊为传播媒介的疟疾最为严重,每年约50万人死亡。
 
  一方面蚊子对于杀虫剂的抗药性越来越强,另一方面疟原虫对青蒿素也开始产生耐药性,研发新的对抗疟疾传播方法迫在眉睫。解放日报·上观新闻记者获悉,9月29日,国际权威学术期刊《科学》在线发表了中国科学院上海植物生理生态研究所王四宝研究组与美国约翰霍普金斯大学等机构研究人员合作的一项成果,该研究首次发现了能在按蚊中代代相传的肠道共生细菌,并借此“围剿”按蚊体内的疟原虫,使按蚊成为“失了武功”的疟疾媒介,从而在源头上切断疟疾传播。
 
  对抗疟疾,比我们想象地更为严峻
 
  让我们再来认识一下蚊子吧。一般白天出现的是伊蚊,而按蚊和库蚊则喜欢“昼伏夜出”。
 
  疟疾正是由受疟原虫感染的雌性按蚊通过叮咬传播。全球共有400多种按蚊,其中约有40种是疟疾的适宜传播媒介。细心的你也许会问,为什么偏偏是雌性按蚊呢?那是因为只有雌蚊子才咬人,它需要人体血液里的蛋白来合成它的卵黄蛋白,从而繁衍后代。
 
  据世界卫生组织报告,全世界每年有2-3亿人感染疟疾,但至今没有疟疾疫苗。疟疾主要发生在撒哈拉以南非洲、东南亚、拉丁美洲以及中东地区。近年来,我国最致命的恶性疟疾病例以超过20%的速度增加,其中90%以上是在境外感染后在国内发病。
 
输入性疟疾病例逐年增多,占90%以上。
 
  一直以来,灭蚊是阻断疟疾传播的最主要措施。但由于化学农药长期不合理的使用,导致了蚊虫抗药性在全球蔓延。同时,近年来在非洲一些国家和大湄公河次区域5个国家(柬埔寨、老挝、缅甸、泰国和越南)已发现疟原虫对青蒿素产生了耐药性。
 
  对抗疟疾,形势比我们想象地更为严峻。
 
  肠道菌群,是抵抗疟原虫的“天然屏障”
 
  此前,科学家在研究中发现,蚊子的肠道菌群其实是一个抵抗疟原虫的“天然屏障”。当一只蚊子叮咬了疟疾患者后,差不多会有1万个疟原虫的配子体进入蚊子中肠,并发育形成约1千个富有战斗力的“动合子”,它们将和肠道细菌展开一场“殊死的较量”。这场“战役”一般持续大约两周时间,尽管肠道细菌“英勇善战杀敌无数”,但疟原虫攻势也很猛烈,最后总有那么几个疟原虫的卵囊细胞侥幸存活,侵入到蚊子的唾液腺,并随着蚊子下次叮咬人类时分泌唾液而被传播出去。如此一来,1个卵囊细胞又分裂成了5000个疟原虫的子孢子,窥探着下一次的“拓疆开土”。
 
  正是因为疟原虫需要在蚊子肠道内完成一系列复杂的发育过程后,才具备感染人类的能力,科学家们也尝试过遗传改良的手段,把一些抗疟基因添加到蚊子的肠道细胞,就像抗生素杀菌一样,抗疟基因的产物会把疟原虫杀死。
 
  能否增加共生细菌的战斗力呢?中科院上海植生生态所王四宝研究员团队早在2012年就证明了这一方法可行,而且当时在实验室条件下效果很好。他们把改造过的共生细菌放在含有糖水的棉球中,蚊子自然就被吸引过来,更富有战斗力的共生细菌也就自然在蚊子体内安了家。
 
  但这两种策略都面临一个巨大挑战,如何驱动抗疟基因快速渗透到整个蚊群中?此前,科学家们可以让一只蚊子利用改造的共生细菌在体内把疟原虫杀死,但没有办法把这个抗疟细菌传播释放出去,缺少将抗疟基因传递给所有后代的方法。而且只有少数几种按蚊可以做遗传改良操作,不同按蚊间还存在生殖隔离。
 
  从实验室走向应用成为可能
 
  该如何让蚊子把抗疟基因传递给后代呢?王四宝告诉解放日报·上观新闻记者,当时他们有了一个比较大胆的想法——能否到蚊子的卵巢里去寻找合适的细菌呢?
 
  之所以说这是一个比较大胆的想法,因为雌性蚊子的体腔是一个开放式结构,卵巢就在血腔里,而血腔里是几乎没有细菌的。果然,他们为此找了一两年,终于分离出了沙雷氏菌属新菌株AS1。更让他们惊喜的是,这种细菌能定殖在疟蚊中肠、雌蚊卵巢和雄蚊附腺。
 
  该共生菌不仅能由雄蚊通过交配传播给雌蚊,还可经雌蚊产卵传给后代。可别小看了这一点,蚊子一般在水里产卵,细菌很容易就到水域里了,当野外的蚊子也在这里产卵,其幼虫很容易就得到这个细菌。“即便是个小水坑,这些共生菌也会像导弹一样,威力巨大四处传播。”
 
蚊子吸血后,肠道细菌快速增殖(标注了绿色荧光处)。
 
  此外,该共生菌可以在不同种类按蚊间传播。AS1成为活菌“疫苗”或抗疟药物的双重载体,能高效抑制或杀灭疟原虫,使按蚊成为“失了武功”的无效疟疾媒介,从而在源头上切断疟疾传播。“如果说原来只是单管炮弹,现在火力更猛了,相当于五发炮弹。”王四宝说。细菌的大规模生产成本低廉,所需设备简单,便于在疟疾流行的欠发达国家推广应用。
 
  同时,该共生菌不影响蚊虫寿命,具有生态环境安全性。 审稿人评价这一研究时说,“在如何利用肠道共生细菌阻断疟疾传播研究中取得突破性进展……使肠道共生菌介导的阻断疾病传播新策略从实验室走向实际应用成为可能。”
 
  小时候得过疟疾,已经和蚊子打了10年交道的王四宝说,看到自己的研究成果有可能走向实际应用,倍感鼓舞,接下来他打算开展现场应用研究。(作者 黄海华)
 
王四宝研究员在介绍情况。

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