美學者獲軍方資助研發「不咬人的蚊子」:欲改造其嗜人血基因

2021-01-07 澎湃新聞

因為傳播多種傳染性疾病,蚊子是全世界殺人最多的動物。比爾•蓋茨在其博客中披露稱,蚊子每年殺死大約72.5萬人,英國廣播公司(BBC)披露的數字是超過100萬人每年。

人們想了各種辦法,來殺死蚊子,應對它們帶來的瘟疫:噴灑殺蟲劑,研發和注射疫苗,給蚊子絕育,給蚊子轉入致死基因。

日前,美國國防部撥款50萬美元,資助了一項富有想像力的研究計劃:研究人員試圖通過基因改造,來改變蚊子的吸血偏好,讓它們更喜歡其他動物的血液,而非人類的血液。也就是說,通過基因改造,讓蚊子不再咬人,人與蚊子共存。

他們希望用這樣的蚊子,來對抗自然界中傳播登革熱、瘧疾、黃熱病等疾病、殺人無數的蚊子。

美國內華達大學官網8月6日公布了上述消息,英國《鏡報》(Mirror)進行了報導。

前兩年50萬美元,第三年或追加47萬美元

該消息稱,內華達大學的兩位科研人員安德魯•諾斯( Andrew Nuss)和丹尼斯•馬修( Dennis Mathew)的上述研究計劃,獲得了美國國防部下屬的國防高級研究計劃署(DARPA)50萬美元的資助。他們計劃尋找決定蚊子更喜歡叮人,而非其他動物的關鍵基因,然後通過基因改造的方法,生產出「不咬人」的蚊子。

50萬美元的科研撥款將涵蓋該計劃前兩年的研究,隨後,他們可能再獲得47萬美元的科研資助,用於延長一年的研究。

安德魯·諾斯,內華達大學助理教授。

諾斯目前是內華達大學農業、營養和獸醫科學系的助理教授。他此前在美國普渡大學獲得昆蟲學學士學位,然後在喬治亞大學獲得了博士學位。

丹尼斯·馬修,內華達大學助理教授。

馬修目前是內華達大學生物系的助理教授。他在印度孟買獲得了微生物和生物化學學士學位,隨後在美國攻讀並獲得了博士學位。此前,他以果蠅為研究對象,研究果蠅如何將環境中的嗅覺輸入,轉化為行為輸出。

嗅覺系統是蚊子尋找「獵物」的重要武器。諾斯和馬修打算從這裡入手。

他們想要尋找到蚊子嗅覺系統中識別和偏好人類「氣味」的受體蛋白,然後在這些蛋白上動手腳。通過改變編碼這些蛋白的基因,來改變蚊子對「獵物」的偏好。

目前,他們正通過生物信息學的方法,來尋找合適的靶點。

萊斯利•沃薩爾,美國霍華德休斯醫學研究院(HHMI)研究員、洛克菲勒大學教授。

一個基因讓蚊子成了吸血鬼

澎湃新聞查詢發現,2013年,美國霍華德休斯醫學研究院(HHMI)研究員、洛克菲勒大學教授萊斯利•沃薩爾(Leslie B. Vosshall)就開始了這樣的嘗試。

據HHMI官網消息,2013年5月29日,沃薩爾教授帶領的研究團隊在國際頂級學術期刊《自然》(Nature)發表論文稱,他們對蚊子基因組進行操作後發現,當破壞掉單個Orco基因時,就足以改變蚊子在選擇獵物時的偏好:Orco基因突變的蚊子不再偏好人類。

但同時,這種基因突變的蚊子也不再懼怕空氣中的防蚊液避蚊胺(DEET),僅在接觸到該試劑時,忙不迭地逃走。研究人員認為,這表明,避蚊胺發揮防蚊作用,可以分為空氣中揮發成分和接觸時兩個階段。

而在此之前,沃薩爾教授帶領的研究團隊就通過基因敲除的方法,發現了Orco基因的重要性,但是是在果蠅裡。

2014年11月,沃薩爾教授帶領的研究團隊在《自然》發表論文,報導了另一個與埃及伊蚊(蚊子的一種)高度嗜人血相關的基因AaegOr4。該基因編碼的受體蛋白,高度親和甲基庚烯酮氣體分子。人類體味中的甲基庚烯酮氣體分子的數量,是雞、馬、奶牛、羊體味中的四倍之多。

《科學》官網報導稱,全世界有數以百萬計的昆蟲,但只有約100種昆蟲吸食人血,而沃薩爾教授等人的研究表明,AaegOr4基因讓蚊子變成了「吸血鬼」。

但研究人員表示,還可能有其他的基因參與決定了蚊子嗜人血。

蚊子嗅覺系統中的氣味受體蛋白多達上百種,而果蠅幼蟲只有21種氣味受體蛋白,以及21對相關神經元。人大約有400種氣味受體蛋白和大約1000萬個氣味相關神經元。

絕育或者早死

為了對抗蚊傳疾病,人們絞盡了腦汁。

除了試圖研發不咬人的蚊子,研究人員還試圖給蚊子絕育,或者給蚊子裝上「致死基因」。

中山大學—密西根州立大學熱帶病蟲媒控制聯合研究中心有一個「蚊子工廠」。在工廠裡,他們培育雄蚊,讓其感染細菌沃爾巴克氏體,然後放飛。雄蚊子不咬人,沃爾巴克氏體能讓雌蚊「絕育」:它讓雌蚊產下的卵都無法孵化。因此,蚊子越來越少,它們傳播疾病的機會也隨之減少。

在如何減少蚊子方面,位於英國的生物公司Oxitec採用了另一種方法:「致死基因」。

他們在美國佛羅裡達、巴西、墨西哥、法國、印度、馬來西亞、新加坡、泰國、越南等地進行放飛實驗的也是雄蚊。這些埃及伊蚊 的雄蚊體內被插入了一種 自限基因tTAV(四環素抑制性反式激活子的變體)。當這些蚊子的食物中有四環素時,它們可以存活下來。一旦被釋放到野外,這些基因改造過的雄蚊和其後代將因缺乏四環素,發生基因表達異常,最終死亡。幼蚊在「成年」之前死亡。

甘比亞按蚊。 內華達大學安德魯·諾斯拍攝

換換口味,控蚊不易產生「耐藥性」

據英國廣播公司(BBC)2016年1月報導,全世界已知3500多種蚊子,絕大部分都以植物或花蜜為生,只有6%種類的雌蚊吸食人血,但每年造成超過100萬人死於瘧疾、登革熱和黃熱病。

最危險的三種蚊子包括:埃及伊蚊、白蚊伊蚊、甘比亞按蚊。

為了遏制上述傳染病,人們噴灑殺蟲劑,但一個常見的問題是,一些殺蟲劑往往只在初期使用的一段時間內,殺蟲效果良好,隨後,蚊子就開始出現抗性、耐藥性等問題。

但改變蚊子嗜人血這一方法可能會有所改觀。

諾斯等人認為,與普通殺蟲劑相比,這種給蚊子「換換口味」的辦法,不容易產生抗性。因為蚊子然可以從其他動物身上吸食血液,因此,它們面臨的「生存壓力」較小。

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