Science Advances:培育出不能传播疟疾的蚊子

【字体: 时间:2022年09月23日 来源:Science Advances

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  科学家对蚊子进行了基因改造,使其能够减缓肠道中导致疟疾的寄生虫的生长,从而防止疟疾传播给人类。

  
   

In the lab    

George Christophides教授拿着一笼蚊子    


科学家对蚊子进行了基因改造,使其能够减缓肠道中导致疟疾的寄生虫的生长,从而防止疟疾传播给人类。  

这种基因改造使蚊子的肠道中产生抑制寄生虫生长的化合物,这意味着它们不太可能到达蚊子的唾液腺,在蚊子死亡之前通过叮咬传递。

到目前为止,该技术已被证明大大降低了疟疾在实验室环境中传播的可能性,但如果在现实环境中被证明是安全和有效的,它可能提供一种帮助消除疟疾的强大新工具。

这项创新是由伦敦帝国理工学院“传播:零”团队的研究人员进行的,它可以与现有的“基因驱动”技术相结合,传播转基因基因,并大幅减少疟疾传播。该团队正在进行实地试验,但在将其与基因驱动结合进行现实世界测试之前,将彻底测试新修饰的安全性。

比尔和梅琳达·盖茨基金会疾病建模研究所的合作者还开发了一个模型,该模型首次可以评估在各种非洲环境中使用这种修改的影响。他们发现,由“传播:零”团队开发的这种改进可能是减少疟疾病例的有力工具,即使在传播率很高的地区也是如此。

推迟疾病发展    

疟疾仍然是世界上最具破坏性的疾病之一,使世界上约一半的人口面临危险。仅在2021年,它就感染了2.41亿人,造成62.7万人死亡,其中大多数是撒哈拉以南非洲5岁以下的儿童。

该研究的共同第一作者、来自帝国理工大学生命科学系的Tibebu Habtewold博士说:“自2015年以来,防治疟疾的进展停滞不前。蚊子和它们携带的寄生虫对杀虫剂和治疗等现有干预措施产生了耐药性,资金已经停滞。我们需要开发创新的新工具。”

这种疾病是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的。然后,寄生虫在蚊子的肠道中进入下一个阶段,并传播到唾液腺,准备感染下一个被蚊子叮咬的人。

然而,只有大约10%的蚊子能活到寄生虫发展到具有传染性的时间。该团队的目标是进一步延长这种寄生虫在肠道内发育的时间,从而进一步延长这种几率。

研究小组对撒哈拉以南非洲的主要疟疾携带蚊种进行了基因改造:冈比亚疟蚊. 他们能够使蚊子在吸血时,在其肠道中产生两种叫做抗菌肽的分子。这些肽最初是从蜜蜂和非洲爪蛙中分离出来的,它们破坏了疟疾寄生虫的发育。

这导致下一个寄生虫阶段到达蚊子唾液腺的时间推迟了几天,而在这个时候,自然界中的大多数蚊子预计都会死亡。这些肽通过干扰寄生虫的能量代谢发挥作用,这对蚊子也有一定影响,导致它们的寿命缩短,进一步降低了它们传播寄生虫的能力。

该研究的共同第一作者、来自帝国理工大学生命科学系的阿斯特丽德·霍尔曼说:“多年来,我们一直在努力制造无法被寄生虫感染的蚊子,或者用它们的免疫系统可以清除所有寄生虫的蚊子,但都没有成功。延缓寄生虫在蚊子体内的发育是一种观念上的转变,它为阻止疟疾从蚊子向人类传播打开了更多的机会。”

传播的修改  

为了使用基因改造来防止疟疾在现实世界中的传播,它需要从实验室培育的蚊子传播到野生蚊子。正常的杂交会在一定程度上传播这种基因,但由于这种基因改造会以缩短寿命的形式产生“适合度成本”,它很可能会在自然选择的作用下很快被消除。

基因驱动是一种附加的基因技巧,可以添加到蚊子身上,使抗寄生虫的基因改造优先遗传,使其在任何自然种群中更广泛地传播。

由于这种策略是一种新策略,因此在进行任何现场试验之前,都需要进行非常仔细的规划,以将风险降至最低。因此,“传播:零”团队正在创造两种独立但兼容的转基因蚊子——一种带有抗寄生虫基因改造,另一种带有基因驱动。

然后,他们可以先测试抗寄生虫的改造,只有在基因驱动被证明有效后才加入基因驱动。

来自帝国理工大学生命科学系的共同第一作者Nikolai Windbichler博士说:“我们现在的目标是测试这种修饰是否可以阻止疟疾的传播,不仅使用我们在实验室中培养的寄生虫,还可以通过感染过人类的寄生虫。”如果这被证明是正确的,那么我们将准备在未来两到三年内进行实地试验。”

这是武器库中的另一个武器  

该团队与坦桑尼亚的合作伙伴一起建立了一个设施,用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,以确保转基因疫苗能够对抗在相关社区传播的寄生虫。

他们也在充分评估任何可能释放的转基因蚊子的风险,考虑到任何潜在的危险,并确保他们得到了当地社区的支持。但是他们希望他们的干预最终能够帮助根除疟疾。

帝国理工大学生命科学系的George Christophides教授说:“历史告诉我们,在疟疾控制方面没有灵丹妙药,因此我们必须使用我们所拥有的所有武器,并制造更多武器。”基因驱动是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,拯救人类的生命。”

这项工作由比尔和梅琳达·盖茨基金会资助。

文章标题

Gene drive mosquitoes can aid malaria elimination by retarding Plasmodium sporogonic development


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