利用沃爾巴克氏體通過種群調(diào)換阻斷蚊媒病的傳播

　　蚊類是蟲媒病傳播的最重要媒介昆蟲之一，蚊媒昆蟲如伊蚊每年可引發(fā)5000萬至1億例登革熱病例；而由按蚊傳播的瘧疾每年約造成超過78萬人逝世亡。蚊媒病的防治是全人類獨(dú)特關(guān)注的重要公共衛(wèi)生問題，然而，重要的蚊媒病至今尚無有效的疫苗可用于防備。對蚊媒病的防治基本依附把持蟲媒數(shù)量從而切斷傳播途徑，其中最常用的仍然是大量利用化學(xué)殺蟲劑。近年來，蚊媒把持的研究熱點(diǎn)集中于生物防治方法，如利用昆蟲病原真菌殺逝世成蚊或幼蟲，樹破可能有效地抗病原體的轉(zhuǎn)基因蚊蟲，改革蚊媒腸道內(nèi)共生菌以把持病原體傳播，及采取昆蟲絕育技巧等。然而以上方法或者本錢較高、不可連續(xù)，或者存在較大的生物保險隱患。而基于昆蟲共生菌沃爾巴克氏體（Wolbachia）的蚊媒種群調(diào)換跟蚊媒病把持因?yàn)榇嬖诘捅惧X、高效力、可連續(xù)以及環(huán)保等特點(diǎn)，現(xiàn)已成為蚊媒病生物防治的最大熱點(diǎn)。本文對基于沃爾巴克氏體的蚊媒種群調(diào)換原理、實(shí)驗(yàn)室研究、現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)進(jìn)展等方面做一簡要綜述。

　　一、基于沃爾巴克氏體的種群調(diào)換對蚊媒病把持的原理

　　沃爾巴克氏體早在1924年就從尖音庫蚊（Culexpipiens）中被發(fā)明，但直到Y(jié)en跟Barr留神到沃爾巴克氏體能引誘庫蚊產(chǎn)生胞質(zhì)不相容（cytoplasmicincompatibility，CI）景象，人們才開端對它產(chǎn)生極大的興趣。滅蚊子通過電能在網(wǎng)面上形成一層電網(wǎng)，擊中蚊子后電流通過蚊子身體，將蚊子燒死。不攜帶沃爾巴克氏體的雌蚊與攜帶沃爾巴克氏體的雄蚊交配后所產(chǎn)的卵不能孵化，而攜帶沃爾巴克氏體的雌蚊無論與帶或不帶沃爾巴克氏體的雄蚊交配都能產(chǎn)生下一代，這間接賦予攜帶沃爾巴克氏體的雌蚊生殖上風(fēng)；加之沃爾巴克氏體可能經(jīng)卵傳遞，所以實(shí)際上在天然種群中釋放一定量的攜帶沃爾巴克氏體的種群，在經(jīng)歷過足夠的傳代后，目標(biāo)蚊媒種群終極會全部攜帶該沃爾巴克氏體；另外，沃爾巴克氏體可能引誘蚊媒產(chǎn)生對多種人類病原體的抵抗才干。利用CI機(jī)制，通過有盤算地開釋攜帶新型沃爾巴克氏體的、可能有效克制人類病原體傳播的蚊類種群，終極實(shí)現(xiàn)開釋區(qū)域內(nèi)的靶標(biāo)種群全部攜帶新型沃爾巴克氏體，從而減少甚至阻斷病原體的傳播。種群調(diào)換指將天然界野生的易感跟傳病的蚊媒改革成抗病的蚊類種群，從而切斷傳播途徑。調(diào)換產(chǎn)生后，即便有新的沾染源（如登革熱病例）輸入到該區(qū)域，疾病的盛行也不可能產(chǎn)生。與傳統(tǒng)的通過降落蚊蟲數(shù)量來把持蚊媒病不同，種群調(diào)換強(qiáng)調(diào)的是降落蚊蟲的傳病才干。也就是說種群調(diào)換后，誠然蚊蟲仍然存在并叮咬人，但疾病的盛行得到了把持。

　　二、基于沃爾巴克氏體的蚊媒種群調(diào)換的實(shí)驗(yàn)室研究

　　基于沃爾巴克氏體的蚊媒種群調(diào)換的前提是樹破與野生種群單向或雙向不相容的種群。胚胎顯微注射技巧勝利實(shí)現(xiàn)了沃爾巴克氏體可在雷同或不同物種間轉(zhuǎn)移，為樹破攜帶新型沃爾巴克氏體的蚊株供給了強(qiáng)盛的技巧支撐。重要的蚊媒，如埃及伊蚊（Aedesaegypti）跟按蚊（Anopheles），天然不攜帶沃爾巴克氏體，樹破與它們單向不相容的種群只須要從其余天然沾染的昆蟲將其沃爾巴克氏體轉(zhuǎn)移過來以樹破可經(jīng)卵傳遞的蚊系，如牢固攜帶wAlb

　　B、wMelPopCLA或wMel的埃及伊蚊，以及攜帶wAlbB的斯氏按蚊（Anophelesstephensi）。而對天然攜帶沃爾巴克氏體的蚊媒類群如wAlbA跟wAlbB兩重沾染的白紋伊蚊（Ae.albopictus），則需在原有基本上再轉(zhuǎn)入新型的沃爾巴克氏體。如通過胚胎顯微注射的方法，將果蠅（Drosophila）天然攜帶的沃爾巴克氏體株型wRi或尖音庫蚊攜帶的wPip轉(zhuǎn)染到白紋伊蚊中，產(chǎn)生牢固攜帶wAlb

　　A、wAlbB跟wRi或wAlb

　　A、wAlbB跟wPip3品種型沃爾巴克氏體的蚊株，可能通過單向不相容調(diào)換野生白紋伊蚊種群。實(shí)際上，種群調(diào)換也可能通過雙向不相容的CI來達(dá)到，因?yàn)樵谕粎^(qū)域兩種不相容的蚊種不能共存，引起彼此的“戰(zhàn)斗”而導(dǎo)致種群數(shù)量的降落，終極的結(jié)果必定是一種蚊種賽過另一種而實(shí)現(xiàn)種群調(diào)換。但雙向不相容須要開釋更多的抗病蚊以幫助其成為“戰(zhàn)斗”的贏者。Blagrove等將wMel通過胚胎顯微注射的方法牢固沾染四環(huán)素處理過的白紋伊蚊，該攜帶單一型的蚊株與野生雙重沾染的蚊蟲可產(chǎn)生雙向的CI，并且該蚊種可完全阻斷登革熱病毒的傳播（唾液中無沾染性病毒顆粒）。

　　實(shí)際上并不是所有的可能與野生蚊媒種群產(chǎn)生胞質(zhì)不親跟的實(shí)驗(yàn)室蚊種都能在實(shí)際中用于種群調(diào)換。個別攜帶新型沃爾巴克氏體的蚊株除須要有效阻斷病原體外，其適應(yīng)力（Fitness）不能有明顯降落。人工樹破的牢固攜帶wMelPop?CLA的埃及伊蚊誠然表示對多種病原體的抗性是目前察看到最強(qiáng)的，而且能通過轉(zhuǎn)變蚊媒種群年紀(jì)結(jié)構(gòu)使得病毒不能度過外埋伏期。然而wMelPop在宿主體內(nèi)適度復(fù)制，造成宿主神經(jīng)跟肌肉組織病變，隨著年紀(jì)的增加，宿主表示出狀況跟行動上的病變，吸血量減少甚至不能勝利吸血，而且假如吸食非人源血，產(chǎn)卵量跟孵化率均會急劇降落；另外，隨著休眠期的延長，攜帶wMelPop?CLA的埃及伊蚊產(chǎn)的卵孵化率也會受到重大影響。所以實(shí)際上wMelPop難以在野生埃及伊蚊種群中樹破牢固的沾染。在澳大利亞跟越南先后發(fā)展的野外開釋實(shí)驗(yàn)也發(fā)明wMelPop的沾染率在野生種群中急劇降落［39］，并且終極從蚊群中被清除。沾染wAlbB或wMel的埃及伊蚊在高效抵抗登革熱病毒的同時，生活力不明顯降落，因此攜帶wAlbB或wMel的埃及伊蚊實(shí)現(xiàn)種群調(diào)換后，便可能在天然界長期存在。

　　沃爾巴克氏體可能賦予其蚊媒宿主對人類病原體較強(qiáng)的抗性是篩選沃爾巴克氏體類型的另一個重要指標(biāo)。實(shí)驗(yàn)室對該指標(biāo)的考量重要是：病原體在蚊體內(nèi)的復(fù)制跟擴(kuò)散才干是否得到克制，以及蚊蟲在叮咬時，從唾液腺逸出的存在沾染性的病原體是否減少或消散。后者是沃爾巴克氏體賦予宿主對病原體的抗性強(qiáng)弱最直觀的反應(yīng)，也是目前考試抗病才干的“金標(biāo)準(zhǔn)”。研究發(fā)明，單純通過PCR檢測獲得全蟲的沾染率或者只檢測病原體在中腸沾染水平的數(shù)據(jù)不存在太大的信息價值，不能反應(yīng)出沃爾巴克氏體阻斷病原體傳播的才干。在種群調(diào)換實(shí)際利用中，除了沃爾巴克氏體不能對宿主的生活力造成太大影響外，個別盼望該型別阻斷病原體的才干盡可能強(qiáng)。但這其中有個均衡點(diǎn)，阻斷才干大小一般決定于沃爾巴克氏體的數(shù)量，而過高的數(shù)量會降低蚊蟲的適應(yīng)力。

　　目前對沃爾巴克氏體引誘宿主產(chǎn)生抗病的機(jī)制尚不明白?，F(xiàn)有的證據(jù)支撐兩種假想，第一，沃爾巴克氏體可能進(jìn)步蚊蟲的基本免疫力，如同接種了疫苗，攜帶新型沃爾巴克氏體可能使蚊蟲存在抗病原體的才干。比方，現(xiàn)已發(fā)明沃爾巴克氏體可增加蚊蟲體內(nèi)一種天然免疫成分活性氧（reactiveoxygenspecies）的產(chǎn)生。第二，沃爾巴克氏體與那些病原體在蚊蟲宿主體內(nèi)競爭同一個宿主成分，因?yàn)楸晃譅柊涂耸象w獲得，病原體無奈進(jìn)一步增殖。比方，有證據(jù)顯示某些氨基酸跟膽固醇（cholesterol)有可能就是這些沃爾巴克氏體跟病原體都須要的宿主成分。越來越多的證據(jù)表明只有當(dāng)沃爾巴克氏體在宿主體內(nèi)的密度較高時，才干達(dá)到克制或阻斷病原體的傳播，并且沃爾巴克氏體須要與病原體散布在蚊體內(nèi)的同一組織才干產(chǎn)生抗病原體作用。所以沃爾巴克氏體介導(dǎo)的抗病原體才干依附于其在特定組織（如中腸跟唾液腺）的散布跟密度。

　　三、基于沃爾巴克氏體蚊媒種群調(diào)換現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)進(jìn)展

　　基于沃爾巴克氏體的蚊媒種群調(diào)換現(xiàn)階段只利用于把持登革熱的傳播。ScottO’Neill即是2006年樹破“毀滅登革熱（eliminatedengue，ED）名目”，先后有澳大利亞、越南、中國、印度尼西亞、巴西跟哥倫比亞6個國度參加。目前已經(jīng)將該生物防治手段利用到現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)的國度有澳大利亞、越南、印度尼西亞、哥倫比亞跟巴西。與其余國度重要把持埃及伊蚊不同，中國事獨(dú)逐個個針對白紋伊蚊進(jìn)行把持的國度，目前已經(jīng)開端現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)前的野外考察跟社區(qū)教導(dǎo)工作。

　　澳大利亞是最早發(fā)展基于沃爾巴克氏體的蚊媒種群調(diào)換現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)且獲得勝利的國度。經(jīng)過長達(dá)10個月的危險評估跟大量的社區(qū)工作，澳大利亞消除登革熱名目組于2011年1月4日開端在東北部沿海城市Kairns的2個郊區(qū)YorkeysKnob跟Gordonvale進(jìn)行攜帶沃爾巴克氏體（wMel）的埃及伊蚊開釋。開釋實(shí)驗(yàn)共連續(xù)10周，每周1次開釋定量的攜帶wMel的實(shí)驗(yàn)種群。隨后連續(xù)監(jiān)測5周以判斷沃爾巴克氏體沾染率，發(fā)明2個地區(qū)的沃爾巴克氏體沾染率都堅持在較高水平（＞90%）。開釋實(shí)驗(yàn)1年之后的考察表明，wMel沾染的埃及伊蚊在天然界能牢固存在，且仍對登革熱病毒存在良好的抗性。

　　因?yàn)閿y帶wMelPop的埃及伊蚊存在目前為止最強(qiáng)的抗登革熱才干，越南最早于2013年4月開端現(xiàn)場開釋攜帶wMelPop的埃及伊蚊，同年8月底的監(jiān)測結(jié)果表明，wMelPop的沾染率為80%，然而2月的監(jiān)測結(jié)果顯示wMelPop的沾染率已經(jīng)降落到20%以內(nèi)，終極種群調(diào)換失敗。這是因?yàn)閣MelPop的適度增殖重大影響宿主生活力，從而降落了其與野生種群生存競爭的才干。5月越南ED名目組開端盤算在越南中南部海岸線上的三阮島發(fā)展第2次開釋實(shí)驗(yàn)，本次開釋的埃及伊蚊攜帶對宿主生活力多少乎不影響的wMel。最新的檢測結(jié)果表明，經(jīng)過1個月的開釋，wMel在開釋地埃及伊蚊種群中的沾染率已經(jīng)達(dá)到39%。印度尼西亞于1月開端現(xiàn)場開釋攜帶wMel的埃及伊蚊。5月底實(shí)現(xiàn)2個實(shí)驗(yàn)點(diǎn)的開釋后，監(jiān)測結(jié)果表明沃爾巴克氏體沾染率已高達(dá)66%（Kronggahan地區(qū)）跟78%（Nogotirto地區(qū)）。

　　四、瞻望

　　基于沃爾巴克氏體的蚊媒種群調(diào)換已經(jīng)在現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)中測試勝利，這是其余蚊媒病生物防治方法所未能達(dá)到的；另外，鑒于蚊媒病近多少年呈暴發(fā)增加趨勢（WHO），把持蚊媒病引起人們急切關(guān)注，因此該方法有可能近年在世界范疇內(nèi)推廣。目標(biāo)是在疾病高發(fā)區(qū)測試獲得確切的阻斷登革熱盛行的數(shù)據(jù)后，作為一個新型把持登革熱手段由WHO向全世界推廣?，F(xiàn)有的擔(dān)心包含沃爾巴克氏體的密度可能會在新的宿主體內(nèi)長期適應(yīng)性演變而密度逐步降落，所以實(shí)現(xiàn)種群調(diào)換后，新蚊媒種群的抗病才干是否在天然界長期存在尚未可知。但預(yù)計數(shù)量的降落將會是一個沃爾巴克氏體跟蚊蟲緩慢彼此適應(yīng)的進(jìn)化進(jìn)程，須要很長的時光才會產(chǎn)生。比方，自wAlbB第1次被放入埃及伊蚊后，至今已有10年時光，但仍然保存很強(qiáng)的抗登革熱活性。并且即便產(chǎn)生抗病能力降落，仍然可能再次通過樹破、篩選、開釋沾染新型沃爾巴克氏體的蚊株實(shí)現(xiàn)新一輪的種群調(diào)換，以此實(shí)現(xiàn)蚊媒跟蚊媒病把持的“長治久安”。

　　種群調(diào)換與種群壓抑相結(jié)合的方法，或者是基于沃爾巴克氏體的蚊媒病把持更為有效的方法。防蚊子可以在室內(nèi)噴射花露水或者其他帶有香味兒的花蚊子不太喜歡香的味道最好在洗澡的時候往身上涂抹一些涼爽和止癢的效果明顯花露水可以止癢噴灑花露水不容易被蚊子咬。殺蚊子每晚睡覺前將吸塵器對準(zhǔn)床底、屋角等蚊子容易聚集之處吸塵可將大部分蚊子吸入吸塵器內(nèi)。首先通過有法則地開釋攜帶新型沃爾巴克氏體的雄蚊，降落野外蚊媒種群的數(shù)量，再開釋少量雌蚊實(shí)現(xiàn)種群調(diào)換。這樣以來，豈但蚊蟲傳播病原體的才干受到克制，而且其種群密度會大大降落，在減少對人的騷擾、叮咬的同時，進(jìn)一步降落蚊媒傳播病原體的可能。然而該方法尚存在大范圍生產(chǎn)時雌雄分別的困難，在前期種群壓抑時，實(shí)際上雄蚊中摻雜了極少量雌蚊也會使得種群壓抑變?yōu)榉N群調(diào)換。為解決該問題，目前國際原子能害蟲把持組正投入大量贊助盼望利用各種可能的方法（包含物理的如激光跟射線、遺傳的如雌雄分別株跟機(jī)械的如分別器）樹破一個高效的蚊蟲雌雄分別辦法。信賴未幾的將來，在人類與蚊媒的斗爭中會樹破更為高效的工具，這將會有效地增進(jìn)沃爾巴克氏體技巧在蚊媒病把持上的利用。