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蚊子工厂:“感染+辐射”不论雌雄100%绝育

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  “感染+辐射”不论雌雄100%绝育

成虫车间内,工作人员给蚊子喂食涂了羊血的血板,以供雌蚊产卵

  文/羊城晚报记者 张璐瑶 实习生 严家慧 图/羊城晚报记者 汤铭明

  广州又进入了登革热流行季。作为登革热的主要传染媒介,白纹伊蚊在这个夏天却迎来了一项让它闻风丧胆的“黑科技2.0版”——沃尔巴克氏体菌感染+低剂量射线,使白纹伊蚊100%绝育,数代之后,将种群清除。

  执行这项清除任务的,是它们的同类,一种更特殊的白纹伊蚊组成的“蚊子敢死队”。它们是如何“以蚊治蚊”的?7月18日,中山大学热带病防治研究教育部重点实验室奚志勇教授在《Nature》杂志发文,宣布了这项“黑科技2.0版”。8月13日,奚志勇教授团队详细介绍了这项新技术。

  以蚊治蚊 让雄蚊“香火难续”

  走进广州威佰昆生物科技有限公司大楼,经过办公区,穿上隔离服,走过几道铁门,我们便进入了一座神秘的“绝育蚊子工厂”。

  奚志勇介绍,大家熟知的登革热、寨卡等传染病,主要通过蚊子传播,目前尚无法成功控制蚊媒和蚊媒传播的疾病。但近20年来,奚志勇团队一直在研究一种特殊的共生菌——沃尔巴克氏体。这种菌可以让蚊子绝育、降低蚊媒种群繁衍数量,同时还可以降低蚊子传播登革热病原体的能力。

  2012年,团队在广州建立了全球最大的“绝育蚊子工厂”,启动对登革传病媒介的控制,经过7年研究,最终发现让登革热传病蚊媒100%消除的办法。

  早在2015年,该团队就已实现对雄蚊绝育。研究人员首先通过胚胎显微注射技术,将一种优质沃尔巴克氏体菌型注入白纹伊蚊的胚胎中,产生第一只带菌雌蚊,并获得第一个蚊株——HC蚊株,也就是“种子”。HC蚊株携带的沃尔巴克氏体可通过母亲传染到下一代,有很好的抗病能力、野外适应力。更重要的是,它具备100%的绝育能力,也就是说,HC蚊株中的感染雄蚊与野外其他雌蚊交配,可以导致胚胎100%死亡,最终达到“绝育”效果。

  因此,通过大量释放携带沃尔巴克氏体菌型的雄蚊,可以使蚊虫种群数量降低至不足以引起登革热流行。而蚊子感染沃尔巴克氏体后,登革病毒也无法在其体内繁殖和传播。沃尔巴克氏体如同“疫苗”一样阻隔病毒,使这些蚊子无法把登革病毒传染给人类。这就是沃尔巴克氏体抗登革热的基本原理。

  最新突破 雌蚊照射线后绝育

  “种子”选出了,如何扩大这支灭蚊部队?记者走进工厂成虫车间,每一个钢丝网笼子里养着约1.2万只HC感染的成年蚊子。雌雄蚊同笼饲养,方便交配,平时喂食糖水,产卵前则为雌蚊喂食涂了羊血的血板,笼内放置卵盒,40克的卵大约就可孵化出600万只蚊子。

  经过7-10天后,这些蚊卵便可进入幼虫饲养生产间。在这里,幼虫被放在一个个托盘大小的水槽里,每1平方米可饲养150万只幼虫。

  幼虫成蛹后,将被投入雌雄分离机,将雄蚊蛹与雌蚊蛹分开,准确率达99.7%。“经过感染的雄蚊蛹,经包装、质控后可释放至野外,与野外雌蚊交配,即可使野外雌蚊产下无法孵化的卵。”工作人员介绍。奚志勇告诉记者,这一步非常关键。“经过感染的雌蚊在野外与雄蚊交配,仍可产下后代。如果不能解决这0.3%混入的雌蚊绝育问题,无法进行完全的种群压制,整个技术都会被破坏掉,甚至还会引起种群替换,一切将前功尽弃”。

  今年7月,奚志勇团队发布最新研究成果:用射线解决这混入的0.3%雌蚊绝育问题。“用低剂量射线照射后的雌蚊,使雌蚊不育,就算释放出去,交配后也无法产生后代。用沃尔巴克氏体感染结合射线,就可以达到100%的种群清除效果”。

  实验效果 试验点蚊虫基本消除

  奚志勇早在读博时就成功地在实验室消灭一笼蚊子,“只需要连续释放三四代带菌蚊子,就可以彻底清除”。

  但要对付大自然中数不清的蚊子,从实验室走向大自然、城市,能成功吗?2015年、2016年,在获得相关许可和居民知情同意后,奚志勇团队分别选择了广州沙仔岛和大刀沙岛作为试验点,小虎岛、观龙岛作为对照点,开始了实验。

  持续释放HC雄蚊两三年后,与对照区相比,这两个野外试验点的蚊虫种群基本消除,幼虫和雌蚊的平均压制效果分别达到94%和89%。监测还显示,两个试验点蚊子叮咬率平均分别下降了96.6%和88.7%。“有13周的时间内,我们监测不到任何蚊子,基本上清除(蚊子)。”奚志勇说,“遗传学等一系列检测数据表明,现有残余的蚊子与交通等人类活动有关,大多是外来的。”

  2018年-2020年,团队的现场测试范围开始进入广州城区。他们与广州市疾控中心合作,选择了城区内一些登革热高发、蚊媒密度高、治理难度大的热点地区。

  “我们研发的最新技术,最快一年内就有望用‘绝育蚊子’抗登革热。每年每公顷的成本仅约100美元。”奚志勇说,“我们现在的计划是,首先把这些关键的登革热点精确剔除。”

  未来,他还希望圆一个梦:希望在广州能有一个大型的绝育蚊生产基地,进一步降低“绝育蚊”成本,为全国乃至全球的需要服务。“正是在广东开放、协作、创新的科研大环境下,我们的团队才能够站在国际舞台上,有机会成为沃尔巴克氏体技术在全球的技术输出者。今天,我们交出一份答案,希望能够积极为广东创新性强省和粤港澳大湾区和国际科技创新中心建设贡献力量。希望未来这个技术可以成为控制登革热和农业害虫的绿色环保手段,向全国及全球推广,实现更大价值”。

  答疑

  绝育蚊会否传染疾病? 是否有潜在风险?

  羊城晚报:为什么沃尔巴克氏体可以让蚊子“绝育”?

  奚志勇:沃尔巴克氏体是自然界广泛存在的共生菌,自然界大约65%的昆虫天然携带沃尔巴克氏体,如蜜蜂、蝴蝶,包括致倦库蚊、白纹伊蚊等。这类菌可以通过母体传递到下一代。只有当雄虫跟雌虫都带有同样的菌,正常交配才可孕育下一代。但如果雄虫带菌而雌虫不带,就会导致胚胎的早期死亡,实现绝育。

  “绝育蚊”很快死掉

  羊城晚报:这种灭蚊“黑科技”有没有潜在风险?

  奚志勇:一个社区里有很多不同种的蚊子。我们只针对传病的蚊子,把它们精准杀掉,其他不传病的昆虫,如蝴蝶、蜜蜂乃至其他不传病的蚊子等都不会受影响。传统的灭蚊办法,如化学杀虫剂也会杀掉其他昆虫,就像化疗,杀掉了癌细胞也杀掉了正常细胞。相比之下,这种技术更加环保,更精准地把传病蚊子杀掉。

  技术使用的沃尔巴克氏体也是一种非常安全的微生物。它不是病原体,一系列实验证明,这个菌感染不了任何哺乳动物。从昆虫绝育、农业害虫经验和理论分析,未发现科学风险。实践证明,感染沃尔巴克氏体的HC蚊株释放出去后,大概7-10天就全部死掉了,沃尔巴克氏体菌离开了虫,在自然界中也无法存活。

  也就是说,这种技术不仅将有害蚊种剔除,连作为“生物农药”的蚊株,也将在大自然中全部死去,留下一个更加健康的生态环境。

  未来或成家庭“灭蚊剂”

  羊城晚报:这种新蚊子会传染疾病吗?

  奚志勇:我们专门做了对蚊株抗病性能的监测。如寨卡病毒的抗病实验证明,广州野生蚊子和HC蚊株同时叮咬携带寨卡病毒的乳鼠,HC蚊株没有任何寨卡病毒,广州野生蚊子却感染了寨卡。

  我们还做了很多类似的实验。

  羊城晚报:将来可否像购买灭蚊药一样购买这种“灭蚊黑科技”?

  奚志勇:可以想象未来,家家户户或许可以向我们预订这种带菌的蚊子卵。我们可能开发一种特殊溶液,把卵放在里面,长出来的都是雄蚊子,在家庭自主投放使用。下一步,我们还会进一步研究蚊子的性别通路,让产出的全部是雄卵,实现更低成本“灭蚊”。

 

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