中山大学最新发表Nature文章

【字体: 时间:2019年07月18日 来源:中山大学

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  研究结果显示基于共生菌沃尔巴克氏体的胞质不相容技术(IIT)结合基于辐射的昆虫不育技术(SIT),可成功压制及清除岛上野生的白纹伊蚊种群。

  

中山大学热带病防治研究教育部重点实验室奚志勇教授团队与国际原子能机构(International Atomic Energy Agency,IAEA)、美国密歇根州立大学(Michgan State University,MSU)、广州威佰昆生物科技有限公司(即蚊子工厂)、中国疾病预防控制中心、广东省疾病预防控制中心、广州市疾病预防控制中心等多家单位联合攻关研究控制登革热、寨卡病毒病传播媒介-白纹伊蚊的高效绿色技术。

白纹伊蚊被列为全球最据侵略性的入侵生物之一,是广泛分布在中国大陆和东南亚热带及亚热带的本地蚊种,并作为中国大陆地区登革热的主要传播媒介。奚志勇教授团队在广东省广州市南沙区和番禺区2个独立的岛开展了4年的现场研究(2014-2017),该研究结果显示基于共生菌沃尔巴克氏体的胞质不相容技术(IIT)结合基于辐射的昆虫不育技术(SIT),可成功压制及清除岛上野生的白纹伊蚊种群。研究成果“Incompatible and sterile insect techniques combined eliminate mosquitoes”被国际顶级学术杂志《NATURE》作为长篇论文(Article)报道,将于2019年7月18日上线。

作为区域性害虫控制的工具,基于辐射的昆虫不育技术(SIT)在全球许多国家已经成功地应用于控制多种农业害虫,但SIT对蚊媒控制一直受限于技术上的困难而不能投入应用。与SIT类似,基于沃尔巴克菌的胞质不相容技术(IIT)利用由母系遗传的内共生细菌沃尔巴克菌诱导胞质不相容性(CI),从而引起雌虫不育。

在蚊媒控制中,IIT是一种可替代传统SIT的方法,然而IIT可能会因无意释放与雄虫携带相同沃尔巴克菌菌型的雌虫而使得种群压制效果受限。此项研究证明IIT-SIT相结合可以在野外现场基本清除白纹伊蚊的种群数量。通过人工注射建立携带三种沃尔巴克菌的白纹伊蚊HC蚊株,经工业化大规模饲养至蛹期,雌雄分离后经低剂量射线辐射去除残存有生育能力的雌蚊,然后释放雄蚊诱导野生蚊种不育。该研究现场试验结果首次证明了IIT-SIT相结合技术应用于蚊媒区域性控制的可行性和未来建立无蚊媒病传播或无蚊骚扰的人类保护区的前景。

这项研究是在广东省第三批引进人才创新团队项目(广东省科技厅)、广州开发区领军人才项目、美国国立卫生研究院基金会和比尔及梅琳达·盖茨基金会全球健康大挑战项目、国家自然科学基金、世界粮农组织/国际原子能机构粮食和农业核技术联合司等多方资助下经过长达7年的实验室和现场试验而完成的。研究成果被世界卫生组织和国际原子能机构等联合国机构认可并向全球成员国推荐,2016年团队获得美国国际开发署资助在墨西哥建立了第一个海外蚊子工厂以防控塞卡在拉美的流行,同时本项目还建立了目前全球最大的绝育蚊生产基地,正成为亚洲及全球绝育蚊技术培训及技术输出的中心。

奚志勇团队通过蚊卵显微注射技术建立携带新型沃尔巴克氏体的白纹伊蚊蚊株,向中国农业部申请并获得全国范围第一个沃巴克菌作为生物农药的田间试验许可证,在试验区开展广泛的社区教育,获得试验社区90%以上居民支持后,于 2015 年在广州南沙区、番禺区等地进行野外田间试验。每周释放数百万只携带沃尔巴克氏体的白纹伊蚊雄蚊。现场试验的成功显示沃尔巴克氏体技术可作为高效、绿色环保的新工具用于登革热等伊蚊传播疾病控制。

基于现场试验的成功,奚志勇团队计划将进一步在更大范围的城市地区应用沃尔巴克氏体技术控制白纹伊蚊以阻断登革热的流行的研究。蚊子工厂通过与国际原子能机构的合作,正继续扩大沃尔巴克雄蚊的生产规模以因对日益严峻的登革防控需求。

这是继2013年奚志勇团队首次在全球建立沃巴克体和疟疾蚊媒的共生并发文在Science杂志上证明其控制疟疾前景后的又一次重大突破,昆虫不相容和绝育技术相结合清除蚊媒种群技术是热带传病蚊媒生物防治领域的重大成果,该研究成果不仅标志着中国在全球虫媒防治领域的领先地位,更是有益于环境保护及人类健康的开拓性研究,具有全球的战略意义,将对全球热带蚊媒病的防控产生深远影响。项目的成果将辐射全球,通过人员培训、提供携带Wolbachia蚊株、设备和技术输出等方式,将蚊媒控制技术输出到其他国家和地区。是保障国家公共卫生安全、国民健康、社会稳定发展的迫切需求,也是全世界受热带病困扰的贫困人群的迫切愿望,是实施“走出去战略”、“走进非洲战略”、“一带一路战略”、“粤港澳大湾区规划”等实施国际区域性影响的重要手段之一。

原文标题:

Incompatible and sterile insect techniques combined eliminate mosquitoes

https://www.nature.com/articles/s41586-019-1407-9

背景材料:

        中山大学热带病防治研究教育部重点实验室于2003年批准立项,2007年通过验收,2010年和2016年连续两次评估获得“优秀”,被教育部和国家外专局批准为“高校创新引智基地”,并已成为华南地区热带病防治研究、人才培养以及高科技成果产业化基地。热带病防治教育部重点实验室以重要热带寄生虫病、热带病毒病、热带细菌病为主要研究对象,围绕流行病学、致病机制、药物与疫苗研发、免疫干预、快速检测与诊断、生物安全等研究方向开展。

       中山大学-密西根州立大学热带病虫媒控制研究中心建立于2011年,依托于中山大学中山医学院、中山大学热带病防治研究教育部重点实验室建设运行。以登革热为主要研究对象,重点研究运用共生菌Wolbachia控制蚊媒及其传播的热带病,形成实验室、流行病学和社区干预相结合的新模式,促进实验室研究和基于群体/社区研究之间的相互作用,从而建立蚊媒阻断的新型防治策略,以可直接应用于热带虫媒传播传染病防控的科研成果和技术为目标,提供热带病防控技术重要支撑。

       蚊子工厂(威佰昆生物科技有限公司)是为了完成广东省第三批引进人才创新团队项目的研究成立的。为配合完成沃尔巴克白纹伊蚊现场试验的研究,与中山大学、国际原子能机构合作建立了蚊虫大规模生产平台,每周可生产沃尔巴克绝育雄蚊5千万只,成为目前世界上最大的沃尔巴克绝育蚊生产基地。


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