转基因蚊子阻碍疟疾寄生虫生长防止传播

由伦敦帝国理工学院Transmission：Zero团队的研究人员领导的科学家设计了蚊子，可以减缓引起疟疾的寄生虫在其肠道中的生长，并防止疾病传播给人类。蚊子携带一种基因改造，导致它们在肠道中产生化合物，阻碍疟疾寄生虫的生长，这意味着寄生虫不太可能到达蚊子的唾液腺，并在昆虫死亡之前被叮咬传递给人类。

研究小组表明，该策略可以大大降低实验室环境中疟疾传播的可能性。如果在现实环境中被证明是安全有效的，它可以提供一种强大的新工具来帮助消除疟疾。比尔和梅林达·盖茨基金会疾病建模研究所的合作者也开发了一个模型，该模型首次可以评估这种修改在各种非洲环境中使用的影响。他们发现，Transmission：Zero团队开发的修改可以成为减少疟疾病例的有力工具，即使在传播率高的地方也是如此。

这项创新的设计使其可以与现有的“基因驱动”技术相结合，以促进修改的传播并大幅减少疟疾传播。研究人员的目标是测试他们的方法是否可以阻止感染人类的寄生虫以及实验室饲养的寄生虫的传播。在将其与基因驱动相结合进行实际测试之前，将对新修改的安全性进行彻底测试。

如果一切顺利，预计将在2-3年内进行现场试验。帝国理工学院生命科学系教授GeorgeChristophides博士说：“历史告诉我们，在疟疾控制方面没有灵丹妙药，因此我们将不得不使用我们拥有的所有武器并生产更多武器。基因驱动就是这样一种非常强大的武器，与药物、疫苗和蚊子控制相结合，可以帮助阻止疟疾的传播并挽救人类生命。

Christophides是该团队在ScienceAdvances上发表的论文的共同主要作者，该论文题为“基因驱动蚊子可以通过延缓疟原虫孢子虫的发展来帮助消除疟疾”。

疟疾仍然是世界上最具破坏性的疾病之一，使世界约一半的人口处于危险之中。仅在2021年，该疾病就感染了撒哈拉以南非洲的241.627亿人，造成000.<>万人死亡，其中大多数是五岁以下儿童。

作者写道：“尽管有第一个世界卫生组织批准的疟疾疫苗，但制定替代干预策略的必要性仍然紧迫，特别是如果消除疟疾仍然是目标。帝国理工学院生命科学系的共同第一作者TibebuHabtewold博士进一步解释说：“自2015年以来，应对疟疾的进展停滞不前。蚊子和它们携带的寄生虫正在对杀虫剂和治疗等现有干预措施产生抗药性，资金已经停滞不前。我们需要开发创新的新工具。

疟疾在雌性蚊子叮咬感染疟疾寄生虫的人后在人与人之间传播。然后，寄生虫在蚊子肠道中发育到下一个阶段，并进入其唾液腺，准备感染蚊子叮咬的下一个人。

然而，只有大约10%的蚊子活得足够长，寄生虫发展到足以传染性。该团队旨在通过延长寄生虫在肠道中发育所需的时间来进一步延长几率。

Transmission：Zero团队对冈比亚按蚊进行了转基因改造，这是撒哈拉以南非洲携带疟疾的主要蚊子物种。在服用血粉时，经过修饰的蚊子会在肠道中产生两种抗菌肽(AMP)，从而损害疟疾寄生虫的发育。这两种肽是magainin2，它首先在非洲爪蛙非洲爪蟾的皮肤分泌物中发现，以及Melittin，欧洲蜜蜂Apismellifera的主要毒素成分。

抑制寄生虫的发育会导致下一个寄生虫阶段到达蚊子唾液腺之前的几天延迟，届时自然界中的大多数蚊子预计将死亡。肽通过干扰寄生虫的能量代谢起作用，这对蚊子也有一定的影响，导致它们的寿命缩短，并进一步降低它们传递寄生虫的能力。“由于修改进一步缩短了雌性蚊子的寿命，传染性孢子体传播到新宿主的可能性显着降低，”该团队在已发表的存储库中表示。

如果基因改造有助于防止疟疾在现实世界中传播，就需要从实验室繁殖的蚊子传播到野生种群。正常的杂交会在一定程度上实现这一目标，但由于这种修改具有寿命缩短形式的“健康成本”，因此由于自然选择，它可能会很快被淘汰。

基因驱动是一种额外的遗传技巧，可以添加到蚊子身上并导致抗寄生虫基因修饰的优先遗传，使其在任何自然种群中更广泛地传播。正如研究人员进一步指出的那样，“建模表明，通过基因驱动传播这种修饰有望打破撒哈拉以南非洲一系列流行病学情景中的疟疾传播周期，即使效应器本身最终被抗性等位基因取代，因为它带来了健身成本。

对于报告的研究表明，对疟疾蚊子的微小遗传修饰成功地阻止了两种不同的疟疾寄生虫疟原虫物种的传播，最致命的人类寄生虫恶性疟原虫和啮齿动物寄生虫P.berghei。“它通过阻碍卵囊中发生的寄生虫孢子细胞发育来实现这一目标，显着延迟传染性孢子体的出现，我们将这种效应归因于这些AMP干扰线粒体功能的已知倾向，”他们写道。

作者承认，他们的策略需要仔细规划，以在考虑现场试验之前将任何风险降至最低。Transmission：Zero团队正在创造两种独立但兼容的改良蚊子菌株-一种具有抗寄生虫修饰，另一种具有基因驱动。

然后，他们可以首先自行测试抗寄生虫修饰，只有在基因驱动被证明有效时才添加基因驱动。来自帝国理工学院生命科学系的共同主要作者NikolaiWindbichler博士说：“我们现在的目标是测试这种修改是否可以阻止疟疾传播，不仅使用我们在实验室饲养的寄生虫，还可以阻止感染人类的寄生虫。如果事实证明这是真的，那么我们将准备在未来两到三年内将其进行现场试验。

该团队与坦桑尼亚的合作伙伴一起建立了一个设施来生产和处理转基因蚊子，并进行一些初步测试。这些措施包括从当地受感染的学童身上收集寄生虫，以确保修改对相关社区中传播的寄生虫起作用。

他们还对任何潜在的改性蚊子释放进行全面风险评估，考虑到任何潜在的危害，并确保它们得到当地社区的接受。但他们希望他们的干预措施最终能够帮助根除疟疾。

研究人员在他们的论文中得出结论：“这种修饰已经是为基因驱动而设计的，在部署之前不需要进一步调整，同时，它本身是惰性的，因此可以在标准遏制协议下在地方性环境中安全地进行测试。因此，它能够进行下一步的抗疟效应物测试，即评估其针对疟疾流行国家患者直接采样的寄生虫的传播阻断修饰。