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健康科普

以蚊治蚊:给雄蚊绝育用上“核武器”

字号+ 作者:健康报 来源:健康报 2024-04-29 我要评论

疟疾是由携带疟原虫的蚊子叮咬引起的疾病,按蚊是传播疟疾的主要媒介。中山大学中山医学院、国家原子能机构核技术(昆虫不育)研发中心张东京副教授团队专注于给蚊子做绝育,

 

疟疾是由携带疟原虫的蚊子叮咬引起的疾病,按蚊是传播疟疾的主要媒介。中山大学中山医学院、国家原子能机构核技术(昆虫不育)研发中心张东京副教授团队专注于给蚊子“做绝育”,通过特异性强和环境友好型的昆虫不育技术(SIT),释放绝育雄蚊与野生雌蚊交配使其不育,采用“以蚊治蚊”的手段应对户外疟疾传播的挑战。

 

 


 

专注“做绝育”:灵感来自“虫找虫”


张东京的办公室里,除了书就是蚊子模具。
    

“常见的传病蚊子有伊蚊属、按蚊属、库蚊属。伊蚊黑白相间,俗称‘花蚊子’,它速度快,善于俯冲、翻滚,登革热、寨卡病毒病由它传播。按蚊‘屁股’是翘着的,酷似战斗机,身体是灰褐色的,它传播疟疾,也叫疟蚊……”张东京拿出收藏了多年的模具,一边展示一边说。
    

这些不同属种、形态各异的蚊子模具,见证了张东京14年给蚊子“做绝育”的科研路。
    

20世纪初,SIT就被测试用于控制农业害虫并取得一些成效。接着,人们尝试利用绝育雄蚊来控制蚊虫种群。近10年来,SIT发展迅速。“‘以蚊治蚊’受到学界广泛关注,特别是在伊蚊的研究领域。”张东京表示。
    

14年前,张东京开始攻读中山大学病原生物学硕士。自那时起,“蚊媒生物防制技术研发”这一研究方向贯穿其硕士、博士、博士后等各个科研阶段。“当时,主要是给我国大陆地区存在的登革热传播媒介——白纹伊蚊‘做绝育’。”张东京回忆。
    

2022年,中国国家自然科学基金委和比尔及梅琳达·盖茨基金会联合发起“大挑战:户外疟疾媒介控制项目”。这让长期从事户外媒介白纹伊蚊生物防制的张东京萌生了一个想法:将伊蚊的绝育技术移植到按蚊上,特别是斯氏按蚊。“该蚊种已入侵非洲国家,并能在城市中心定殖,疟疾防控形势不容乐观。”张东京申请项目后,顺利获得基金资助。
    

技术是有共通性的,张东京坚信,登革热媒介能得以有效控制,同为蚊媒传染病的疟疾媒介防控一定有着相似的门道和规律。
    

控制蚊媒传播的方式有很多种,为什么偏偏专注于“做绝育”?面对记者的提问,张东京解释说,任何生物能在自然界中繁殖,都说明它有一套专属的生存密码,因此,“人找虫”的效率肯定比不上“虫找虫”,“以蚊治蚊”的思路由此而来。

 

 “偏爱”雄蚊:兼顾环境友好与效力


绝育技术是什么,怎么用?为什么给雄蚊“做绝育”,而非雌蚊?张东京对SIT进行解密。
    

张东京介绍,雄蚊绝育的方式有很多,如化学绝育、杂交不育、基因编辑、辐照绝育等。现如今,SIT常指辐照诱导雄性绝育技术。辐照绝育属于核技术领域的一种应用,通俗地讲,就是使用伽马射线或X射线等辐射源进行辐照,让雄蚊丧失繁殖能力。
    

SIT的实施需要大规模生产绝育雄蚊。基于此,张东京团队在研发阶段有了新问题:如何在大量的蚊子样本中,把雄蚊“揪”出来?
    

“这就离不开雌雄分离技术。”张东京说。据介绍,蚊子的生长发育阶段依次为卵、幼虫、蛹、成虫。以伊蚊为例,在“蚊子工厂”中,当幼虫开始形成蚊蛹时,工作人员会根据雄蚊、雌蚊蚊蛹的形态特征、体积大小,通过一个高精度的“大筛子”将雄蛹分离出来,并将雄蛹收集羽化成成蚊。之后,雄性成蚊将被带到冷库麻醉,待“昏睡”后再放到辐照设备中进行绝育。

 

接着,绝育雄蚊被释放到定点区域,进行蚊媒种群数量和叮咬指数的监测。“伊蚊试验结果显示,释放区域内蚊子叮咬指数降幅可达80%。”张东京表示。
    

在此过程中,蚊株建立、蚊虫大规模生产、雌雄分离、辐照绝育、质量控制、运输释放与监测等环节共同组成了SIT生产线。张东京介绍,目前,由中山大学成立的“蚊子工厂”每周的雄蚊产能可高达400万只。
    

高防控效力的背后,是选择雄蚊“做绝育”的科学性。“雄蚊不吸血,在野外以植物汁液为食,且寿命较短,一般仅存活1~2周。因此,释放绝育雄蚊对动物、人和环境是友好的,影响可忽略不计;物种的特异性使得一种雄蚊只能与同种雌蚊交配,对不同蚊种或其他非靶标益虫也没有影响。”张东京说。
    

另外,与药物大规模喷洒等传统媒介防控措施相比,该技术直接作用于子代,使蚊卵无法孵化,因此不会使蚊子产生抗药性。
    

“从长远看,由于多数雌蚊需要吸血才能产卵,每次产卵少则数十个、多则上百个,且雌蚊一生只接受一次有效交配,如果雌蚊把交配权给了无生育能力的雄蚊,产下的蚊卵就无法孵化,等于间接消灭了几十个甚至上百个后代,长期治理效果显著。”在张东京看来,如果释放区域隔离,目标种群在区域内被控制住,每年仅需维持少量的释放即可达到控制效果。
    

在国际疟疾防控领域,张东京认为,SIT要作为一种技术储备与传统控制方法结合运用。对于蚊虫刚入侵、定殖的区域,其蚊媒种群密度较低,这更适合SIT的推广及应用,可在局部达到区域根除的效果。

 

破与立:技术瓶颈待打破


SIT前景如何?张东京说,中山大学“蚊子工厂”有望继续扩大产能,绝育雄蚊大规模生产有巨大潜力。
    

不过,理想与现实仍有一段距离。目前,我国已形成相对成熟的伊蚊绝育技术体系,但不同蚊种生物学特征差异显著,SIT控制斯氏按蚊的技术体系尚待建立。目前,全球仅有南非国家传染病研究所(NICD)媒介团队在开展SIT控制阿拉伯按蚊的现场研究,而张东京在2019年对NICD进行过现场技术指导。
    

在破与立的问题上,张东京解释,一方面,昆虫学数据已证实SIT控制伊蚊的传播效果,但从流行病学角度出发,蚊子种群密度的下降是否能减少蚊媒传染病,二者关联如何,仍缺乏大样本数据支撑。
    

另一方面,雌雄分离仍是SIT控制按蚊的关键技术瓶颈。“目前掌握的雌雄分离技术并不完全适用于按蚊,针对按蚊的策略是开展基于行为学的分离。例如,在血液中添加有毒物质以杀死雌蚊,雄蚊由于不吸血而存活,进而完成分离,但分离效率较低、效果不稳定。基于人工智能技术发展,在成蚊阶段采用图像识别结合深度学习的方式进行分离,可能是未来的发展方向之一。”张东京说。此外,建立基于温度敏感致死性别遗传蚊株,可通过升温在幼虫阶段特异杀死雌蚊幼虫,而对雄性没有影响,这也值得进一步探索。
    

“关关难过关关过。”张东京表示,研究方向将会始终与国家战略需求紧密结合在一起,力争取得新突破。

 

 

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