Science：發現腸道共生菌阻斷蚊子傳播瘧疾新策略

　　國際權威學術期刊《科學》在線發表了中科院上海植物生理生態研究所王四寶研究組與美國約翰霍普金斯大學Marcelo Jacobs-Lorena研究組合作的研究成果：“利用工程腸道共生細菌助力蚊子抵抗瘧原蟲”（Driving mosquito refractoriness to Plasmodium falciparum with engineered symbiotic bacteria）。該研究首次發現了能在按蚊中代代相傳的腸道共生細菌，成功構建了抗瘧效應分子的高效分泌表達系統，攻克了驅動抗瘧基因快速散播到整個蚊群的關鍵難題，為從源頭上阻斷瘧疾傳播提供了新“武器”。

　　蚊子作為媒介傳播瘧疾、登革熱、黃熱病和寨卡等多種重大傳染病，嚴重威脅人類的健康。其中，以按蚊為傳播媒介的瘧疾最為嚴重，發病率和致死率始終居高不下。據世界衛生組織報告，全世界約一半人口面臨瘧疾風險，每年有2-3億人感染，年死亡人數近百萬，平均每1-2分鐘就有一名兒童死于瘧疾。瘧疾主要發生在撒哈拉以南非洲、東南亞、拉丁美洲以及中東地區。2015年，91個國家和地區有持續性的瘧疾傳播。2014年我國報告瘧疾病例3078例。伴隨全球化和氣候變暖，國際人員交流、出國勞務輸出和貨物流通的頻繁，近年我國最致命的惡性瘧病例以超過20%的速度增加，其中90%以上病例在境外感染后在國內發病。因此，瘧疾是沒有國界的傳染病。

　　瘧疾由受瘧原蟲感染的雌性按蚊通過叮咬傳播。全球共有400多種按蚊，其中約有100種是瘧疾的適宜傳播媒介。蚊媒防制一直是阻斷疾病傳播的最主要措施。當前滅蚊手段仍然依賴化學殺蟲劑，由于化學農藥長期大量和不合理的使用，不僅污染環境、損害人類健康，還導致蚊蟲抗藥性在全球蔓延。同時，近年在大湄公河次區域5個國家（柬埔寨，老撾人民民主共和國，緬甸，泰國，越南）已發現瘧原蟲對青蒿素產生了耐藥性。因此，研發新的對抗瘧疾傳播方法迫在眉睫。

　　王四寶表示，鑒于瘧原蟲需要在雌蚊腸道內完成有性生殖等復雜的發育過程后，才能通過雌蚊叮人吸血傳遞給人，因此殺滅按蚊腸道內的瘧原蟲可以阻斷瘧疾傳播。雖然此前大量研究表明，經過遺傳改良的蚊子或工程腸道菌表達抗瘧效應分子能夠殺滅按蚊腸道內的瘧原蟲，但這兩種策略都面臨一個巨大挑戰—如何驅動抗瘧基因快速滲透到整個蚊群中？

　　王四寶研究組成立于2012年，主要研究蚊蟲和腸道微生物協同抗瘧的機制。在最新的研究中，王四寶研究團隊從按蚊體內分離到兼具垂直和水平傳播能力的沙雷氏菌屬新菌株AS1。深入研究發現，該共生菌不僅能由雄蚊通過交配水平傳播給雌蚊，還可通過粘附在卵殼表面經雌蚊產卵垂直傳給后代蚊蟲，實現在蚊群中代代相傳。此外，該共生菌可以在不同種類按蚊間傳播。經過多年努力成功構建了抗瘧效應分子高效分泌表達系統，使AS1成為活菌“疫苗”或抗瘧藥物的雙重載體，能在多種按蚊腸道內高效特異地抑制或殺滅瘧原蟲，使按蚊成為無效瘧疾媒介，從而在源頭上切斷瘧疾傳播。同時，該共生菌不影響蚊蟲壽命，具有生態環境安全性。這項研究為抗瘧基因快速散播到整個蚊群提供了安全高效的驅動系統，解決了如何驅動抗瘧基因擴散到整個蚊群的巨大挑戰，使腸道共生菌介導的阻斷疾病傳播新策略從實驗室走向實際應用成為可能，具有廣闊的應用前景。該項研究成果也為其它蚊媒傳染病（登革熱、寨卡等）和植物蟲媒病害的防控開辟了新的思路。

　　王四寶向記者介紹，利用腸道共生菌介導的阻斷瘧疾傳播新策略具有明顯的優勢：1）新共生菌AS1在按蚊種群中具有持續跨代傳播的能力；2）該共生菌不影響蚊蟲壽命，具有生態環境安全性；3) 蚊子吸血后，腸道共生細菌數量會成百上千倍地增殖，產生的抗瘧效應分子也相應的顯著增加；4）細菌的遺傳改造比蚊子的遺傳操作要簡單得多，構建同時產生多個抗瘧化合物的工程菌株簡單易行，可避免或減少瘧原蟲產生抗性；5）共生菌在瘧蚊中的散播不受按蚊種間或種群間存在生殖隔離的限制，便于將抗瘧基因散播到不同種類的按蚊中；6）細菌大規模生產成本低廉，所需設備簡單，便于在瘧疾流行的欠發達國家推廣應用；7）從源頭上阻止蚊子傳播瘧原蟲蟲，為人類抗擊瘧疾提供新“武器”；8）與當前的蚊蟲防治策略和綜合治理計劃具有很好的兼容性。

　　據悉，這項研究由王四寶研究組聯合美國約翰霍普金斯大學、巴西里約熱內盧大學等科研人員合作完成。該研究得到了中科院戰略性先導科技專項、國家自然科學基金、中國科學院“百人計劃”、美國國家過敏和傳染病研究所和巴西國家科學委員會等項目資助。