在切膚之痛面前,我們需要轉基因蚊子

2020-12-27 果殼網

最近好不容易來趟巴拿馬,本想順著巴拿馬運河從太平洋穿到加勒比海去看看,卻被當地朋友告知這不是個明智的選擇——寨卡病毒(Zika virus)在加勒比海岸流行得厲害。談起這個病毒,就不得不說到這個星球上最危險的動物——蚊子。

世界上最危險 的動物——蚊子。每年因蚊子叮咬致死的人數是72.5萬人。圖片來源:WHO

蚊媒疾病的新軍:寨卡病毒

通常認為獅子、老虎、鯊魚這些食物鏈頂端生物沒有天敵,實際上它們都鬥不過人類。而我們一直認為人類是這個星球的主宰,但實際上我們也是獵物而已,因為蚊子確實以我們為食。

人類歷史是一部與蚊子不屈不撓的抗爭史。當時間節點來到公元2015年,蚊媒疾病長長的流行清單中又得加上一個:寨卡病毒。

這種病毒最早於1947年偶然在烏幹達寨卡叢林的恆河猴中通過黃熱病監測網絡發現,主要通過伊蚊在人群中傳播。它典型的症狀包括急性起病的低熱、斑丘疹、關節疼痛(主要累及手、足小關節)、結膜炎,其他症狀包括肌痛、頭痛、眼眶痛及無力等等。越來越多的證據表明寨卡病毒與新生兒小頭症之間存有關聯,流行區域主要在中美洲,南美洲,非洲和太平洋島國。

塞卡病毒的傳播範圍。圖片來源:damespraatjes.nl

蚊媒疾病有多厲害?

先來看一組數據吧。蚊子族裔中有兩個狠角色,一個是伊蚊類,代表明星是埃及伊蚊(Aedes aegypti),一個是按蚊類,代表明星則是斯氏按蚊(Anopheles stephensi)。

按蚊(左)和伊蚊(右)是蚊子中的兩個狠角色。圖片來源:CDCP

伊蚊喜歡白天獵食,地點通常在城市,主要傳播登革熱(Dengue)、黃熱病(Yellow Fever)、 基孔肯雅熱(Chikungunya)和淋巴絲蟲病(Lymphatic filariasis)等疾病。

以登革熱為例,20世紀60年代以來,登革熱患者數目一直在顯著上升,每年有5000萬至5.28億人感染,大約25000人死亡。登革熱的流行區域主要在熱帶和亞熱帶地區,其潛在感染人口數量在25-30億,佔世界總人口的百分之四十。當然,你不要以為伊蚊傳播的其他疾病就是小角色,比如你去查一下黃熱病,就會發現歷史上感染幾十萬幾百萬人並導致數萬人死亡是非常稀鬆平常的事情。因此,伊蚊是貨真價實的「職業殺手」。

按蚊喜歡夜晚出沒,地點通常在郊區,傳播的是大名鼎鼎的瘧疾(Malaria)。

瘧疾病例每年達3-5千萬,流行區域主要在非洲、南美洲和亞洲南部,潛在感染人口數量在32億,佔世界總人口的一半。以2015年為例,共有97個國家和地區發生瘧疾,報導的感染數量超過2140萬,導致43萬人死亡,其中大部分是兒童。WHO在2016年的數據顯示,平均每一分鐘就有一個兒童死於瘧疾。毫不誇張地說,按蚊也是殺人不眨眼的「劊子手」。

幹掉蚊子的新方法:轉基因

說到這裡可能就要問了,既然蚊子與人類有如此大的血海深仇,為什麼不徹底把它幹掉?如今引力波都發現了,連一個小小的蚊子都搞不定嗎?

當然,對付蚊子不是沒有辦法,我們祖先最早不就發現了一個非常有效的武器——手掌嘛。不過,副作用是有點疼並且效率不高。當然人們也試過蚊香、引誘器和殺蟲劑,但似乎都治標不治本。難道沒有高級一些的、一勞永逸的辦法嗎?比如像引力波這種外行一般不知道是什麼東東但聽起來就很高大上的?

當然有,比如轉基因,這裡就簡單講講轉基因蚊子。 目前的轉基因蚊子項目採用的是「昆蟲顯性致死釋放技術」(release of insects carrying a dominant lethal, RIDL)。

這種技術簡單來說呢,就是一種遺傳工程的方法:研究人員在蚊子的體外連接蚊子的一些遺傳物質元件(轉座子、特異啟動子、顯性致死基因、轉錄激活域、螢光標記等),構建出一個複合轉座子TACtransposonswith armed cassettes)。其活性開關由四環素控制(tetracycline)。在昆蟲轉座子的引導下,TAC插入蚊子基因組,就形成了轉基因蚊子。

RIDL如何把蚊子幹掉?

RIDL把蚊子幹掉的方式有兩種:兩性(Bi-sex)和雌性特異(fs,female specific)。

攜帶螢光標記基因的轉基因蚊子。圖片來源:Oxitec

Bi-sex RIDL品系在飼餵四環素的情況下能正常生長出雄蚊和雌蚊。然後我們機械去除掉雌蚊,把剩下的雄蚊大量釋放到野外與野生型蚊子交配。由於野外沒有四環素了,TAC活性就開啟了,這幫蚊子產生的後代就無法存活——上圖左邊就是這種蚊子的螢光標記圖

fs RIDL則有一點不同,是分雌雄的。如果停止給蚊子四環素,這時TAC活性開啟。不過與上面不同的是,這種方法只有雄蚊才能存活並在野外大量釋放,雌蚊在沒有四環素的環境下無法生存。這些雄蚊和野生蚊子產生的雌性後代在TAC作用下死亡,而雄性後代繼續攜帶TAC與野生型雌蟲交配……最終就能使目標種群「自毀」——上圖右邊就是這種蚊子的螢光標記圖。

這種方法有效果嗎?

目前看來,效果不錯。

昆蟲顯性致死釋放技術」品系主要來自Oxitec公司,目標物種包括埃及伊蚊、白紋伊蚊(Aedesalbopictus)和甘比亞按蚊(Anopheles gambiae)等。其中埃及伊蚊OX513A品系最早開發於2007年,屬於上面提到的Bi-sex RIDL類型。

室內研究表明轉基因蚊子OX513A與野生型在個體大小、生殖力、對殺蟲劑的敏感性、糖原/碳水化合物和油脂含量等方面沒有差異。隨後的半田間實驗也顯示,轉基因蚊子飛行距離與野生型接近,但飛行時間減少。流行病學模型分析進一步支持了這個項目能夠有效控制蚊媒疾病的傳播。

在2010年,Oxitec與馬來西亞政府合作。使用的結果顯示釋放的轉基因雄蚊與當地野生型雄蟲具有同等的競爭和交配能力,並且能夠顯著降低當地野生埃及伊蚊的種群密度;而從2011年至今在巴西不同城市的野外釋放測試也表明,轉基因蚊子能夠有效抑制野生種群數量,從而有效防止登革熱的傳播;2014年,印度、巴拿馬等國家也開始啟動RIDL項目來防控本國的病原蚊源。

Oxitec的轉基因雄蚊如何終結一個目標野外種群。圖片來源:synbiobeta.com

轉基因蚊子安全嗎?

理論上講,Oxitec公司的RIDL項目是安全的。

因為目前為止所有的Oxitec野外釋放項目都只釋放雄蚊,而雄蚊並不咬人,其後代也在TAC作用下死亡,當然也不會咬人。所以OX513A品系與人類不會有直接接觸。

退一萬步說,說不定哪天OX513A雄蚊想嘗嘗鮮,咬一口人怎麼辦?其實也沒問題,因為並不是咬一口就把人變成轉基因的了,否則雌蚊不知把多少體內的基因轉給人類了。

另外,OX513A採用的是昆蟲特異轉座子,其活性結構在插入到蚊子基因組後便被徹底摧毀,因此也不會在昆蟲之間發生水平傳播。同時,OX513A釋放到野外後只會與同類交配,與其他蚊子種類都是生殖隔離的,幾乎不可能將TAC傳遞給非目標種群。

那麼,在生態系統裡呢?埃及伊蚊的天敵如青蛙、魚、蜻蜓、蝙蝠等,吃了OX513A會食物中毒嗎?毒理測試表明轉入到OX513A中的兩個外源蛋白(標記基因和效應基因)對其它生物是無毒和非過敏的,天敵吃了OX513A得到的無非也是蛋白、脂肪和碳水化合物。同時以美國佛羅裡達為例,埃及伊蚊佔本地蚊子種群的比例不超過1%,並不是天敵的主要食物來源。

如果埃及伊蚊被抑制甚至根除,產生的空餘生態位是否會被其它更加危險的蚊子佔據?其實現在並沒有現成的數據來回答這一問題,因為目前的Oxitec項目都需要持續釋放才能有效,所以並沒有產生「空餘的」生態位。不過,埃及伊蚊在大多數地區屬於外來生物,理論上講也不會產生巨大的生態位空餘。

其實,上面這些對轉基因蚊子的質疑都非常合理,是每一個釋放項目都必須考慮和考察的重點問題。特別是涉及到人類健康的重大議題,要把工作做到極致,把機理闡述得儘可能清楚,把風險降到最低。

在切膚之痛面前,我們如何選擇?

有不少人談「轉基因」色變,逢「轉基因」必反:他們覺得轉基因作物尚且「致癌」,那能飛會咬的轉基因蚊子豈不要了親命?有關轉基因的討論帶來的問題是,科學家要闡述得多清楚,才算「足夠」清楚?要把風險降到多低,才算「足夠」低?要求對一個項目或技術闡述所有可能的後果,規避所有可能的風險,是做不到的,因為人無法預知未來。

舉個最簡單的例子,即使你吃完晚飯上街遛彎兒,也無法規避所有的風險,因為你永遠不知道可能哪輛車就撞上了你,但這仍然不會阻止大家去遛彎兒。同樣的,我們現在使用的手機早已不是當初磚頭一樣的的「大哥大」,而是隨著人們需求改變而演化;雜交技術帶來了水稻基因組大量的隨機的變異,所以我們吃的水稻也與幾千年來人類吃的水稻大不一樣,但似乎我們並不擔心這對後幾代、幾十代、幾百代的影響;由於藥理學和生命科學的飛速發展,我相信目前市面上的許多藥物也與幾十年前不一樣,但回到過去人們依然毫不猶豫把舊藥吃到肚子裡去,因為在當時的條件和知識水平下那是他們最好的選擇。

寨卡病毒正在肆虐,轉基因蚊子能幫助遏制蚊媒疾病的傳播嗎?圖片來源:businessinsider.com

大自然是神秘的,但並不是不能探索和闡述的。當我們有了一種機理清楚、安全有效的武器在手裡,是否應該用來抵禦人類的頭號天敵呢?當母親懷抱著頭腦畸形的新生兒,她會選擇支持釋放轉基因伊蚊去抑制寨卡病毒嗎?當每一分鐘都有一個孩子的生命因為瘧疾而逝去,卻還執念於想像的風險真的明智嗎?這都是更為實際且迫切的問題。

我們生活在一個真實而殘酷的世界裡。那些「可能不安全」,「肉眼看不見的危害」,「現在看不出問題,說不定幾十年以後就出現」等等的猜測、疑慮甚至謠言,在切膚之痛面前,又經得起多少考量呢?(編輯:Jerrusalem)

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