蚊子肠道里做文章!上海科学家找到阻断传播疟疾新方法!

   日期:2018-02-27     浏览:454    评论:1    
核心提示:当疟原虫对青蒿素也产生了耐药性,当蚊子越来越不忌惮杀虫剂……人类还有什么妙招,能对付致命的疟疾?

当疟原虫对青蒿素也产生了耐药性,当蚊子越来越不忌惮杀虫剂……人类还有什么妙招,能对付致命的疟疾?


图片来源:中国科学院上海植物生理生态研究所提供
当疟原虫对青蒿素也产生了耐药性,当蚊子越来越不忌惮杀虫剂……人类还有什么妙招,能对付致命的疟疾?上海科学家另辟蹊径:把蚊子的肠道细菌改造成抗疟疾的“细菌战士"。首度发现能在按蚊中世代相传的肠道共生细菌,将其“打造”成抗疟药物和活菌疫苗的高效安全运输载体,让按蚊肠道内的疟原虫无处可逃! 

图片来源:CFP

中国科学院上海植物生理生态研究所王四宝研究组由此寻获了从源头阻断疟疾感染人类的新型“重磅武器”,攻克了如何让抗疟基因快速散播至整个蚊群的世界性难题。国际权威学术期刊《科学》(Science) 北京时间今天(美国时间9月28日)在线发表这一研究成果。

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据世界卫生组织报告,全世界约一半人口面临疟疾风险,每年有2-3亿人感染,年死亡人数近百万,平均每1-2分钟就有一名儿童死于疟疾。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。2014年我国报告疟疾病例3078例。近年来我国最致命的恶性疟病例以超过20%的速度增加,其中90%以上病例在境外感染后在国内发病。

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疟疾为非作歹的首要“帮凶”,便是蚊子。疟疾由受疟原虫感染的雌性按蚊通过叮咬传播,其中尤以按蚊为传播媒介的疟疾最为严重,发病率和致死率始终居高不下。全球共有400多种按蚊,其中约有100种是疟疾的适宜传播媒介 

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理所当然,防疟疾先防蚊媒。科研人员告诉记者,当前灭蚊仍然依赖化学杀虫剂,但由于化学农药长期大量和不合理的使用,不仅污染环境、损害人类健康,还导致蚊虫抗药性在全球蔓延。

柬埔寨拜林市一处名为Prey Mong kol村的儿童在经过杀虫剂处理的蚊帐中睡觉,该地区近3/4的疟疾感染者已经对以青蒿素为基础的综合疗法产生耐药性。  图片来源:PAULA BRONSTEIN

那么,帮助中国科学家获得诺贝尔奖的抗疟“利器”青蒿素呢?世界上毕竟没有神药。据了解,近年,在大湄公河次区域5个国家(柬埔寨、老挝、缅甸、泰国、越南),还发现了疟原虫对青蒿素已产生耐药性
对付疟疾的新妙招在哪里? 

因为疟原虫要在雌蚊肠道内完成有性生殖等复杂的发育过程后,方可通过雌蚊叮人吸血传递给人,所以,杀灭按蚊肠道内的疟原虫是一种阻断疟疾传播的攻略。各国的科学家们已开始这一方向的研究。此前大量研究表明,经过遗传改良的蚊子或通过工程肠道菌来表达抗疟效应分子,能够杀灭按蚊肠道内的疟原虫。

然而,这两种策略面临同一个大难题:如何驱动抗疟基因快速渗透到整个蚊群中?

成立于2012年的中科院上海植物生理生态研究所王四宝研究组,便以蚊虫和肠道微生物协同抗疟的机制为主攻方向。在最新的研究中,王四宝团队从按蚊体内分离到兼具水平和垂直传播能力的沙雷氏菌属新菌株AS1。也就是说,该共生菌不仅能由雄蚊通过交配水平传播给雌蚊,在不同种类按蚊间传播,还可通过粘附在卵壳表面经雌蚊产卵垂直传给后代蚊虫,在蚊群中代代相传。经过多年努力,该团队成功构建了抗疟化合物高效分泌表达系统,使AS1成为活菌疫苗和抗疟药物的双重载体,能在多种按蚊肠道内高效特异地抑制或杀灭疟原虫,使按蚊成为无效疟疾媒介,从而在源头上切断疟疾传播


图片来源:中国科学院上海植物生理生态研究所提供
记者具有抗疟基因的AS1,如何进入第一代蚊子体内?
王四宝研究员在蚊子喜欢出没的屋角墙根,将浸泡在“抗疟版“AS1和10%蔗糖溶液里的棉球和其他蚊子吸引剂,装在缸里招引蚊子。很快,AS1便会被蚊子“吃”入体内。几天后,经过蚊子的产卵,便可传给下一代蚊子。

据研究组介绍

利用肠道共生菌介导的阻断疟疾传播新策略具有诸多优势:新共生菌AS1在按蚊种群中具有持续跨代和跨按蚊种群传播的能力,一旦释放到蚊群中,基本上不需要再次释放;该共生菌不影响蚊虫寿命,具有生态环境安全性;蚊子吸血后,肠道共生细菌数量会成百上千倍地增殖,产生的抗疟化合物也相应地显著增加;细菌的遗传改造比蚊子的遗传操作要简单得多,构建同时产生多个抗疟化合物的工程菌株简单易行,可避免或减少疟原虫产生抗性;细菌大规模生产成本低廉,设备简单,便于在疟疾流行的欠发达国家推广应用。

由此,肠道共生菌介导的阻断疟疾传播新策略,不再只是实验室里的美好愿景,而具有广阔的应用前景,与当前的蚊虫防治策略也有很好的兼容性。

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由于蚊子同时也是传播登革热、黄热病和寨卡等多种重大传染病的媒介,因此该研究成果也为其它蚊媒传染病和植物虫媒病害的防控,开辟了新的思路。

该项研究由王四宝研究组联合美国约翰霍普金斯大学、巴西里约热内卢大学等科研人员合作完成。

来源:新民晚报


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