RNA干扰介导的白纹伊蚊致死效应：迈向物种特异性媒介控制的挑战之旅

《Parasites & Vectors》：RNA interference mediated mortality in Aedes albopictus: a challenging journey toward species-specific vector control

本研究针对白纹伊蚊（Aedes albopictus）这一重要病原体媒介，探索了RNA干扰（RNAi）作为一种物种特异性控制策略的潜力。研究人员通过设计靶向β-微管蛋白（β-tub）、Dre4、凋亡抑制蛋白（IAP）、Ras对立蛋白（ROP）和核质蛋白（NCM）基因的双链RNA（dsRNA），在细胞和幼虫水平评估了RNAi效应。研究发现dsRNA在幼虫中肠内被快速降解（4分钟内完全降解），并鉴定出两个关键的dsRNA降解酶（dsRNases）。尽管转染试剂（TRs）能在体外部分保护dsRNA，但未能诱导显著幼虫死亡率。该研究首次量化了白纹伊蚊中dsRNA的降解动力学，为开发有效的RNAi媒介控制策略提供了关键分子基础。

　　

在当今全球公共卫生领域，蚊媒疾病的防控正面临严峻挑战。白纹伊蚊（Aedes albopictus）作为登革热、寨卡病毒和基孔肯雅热等26种虫媒病毒的重要传播媒介，其全球分布范围持续扩大，对人类健康构成严重威胁。目前大多数蚊媒疾病缺乏特异性抗病毒疗法，种群控制主要依赖化学杀虫剂，然而耐药性问题日益突出，非靶标效应也引发生态安全担忧。在这种背景下，RNA干扰（RNAi）技术因其高度物种特异性而展现出巨大应用潜力，但其在白纹伊蚊中的效果却始终不尽如人意。

为了解开这一谜团，由Bodunrin Omokungbe领衔的研究团队在《Parasites & Vectors》期刊上发表了创新性研究。他们系统探讨了影响RNAi在白纹伊蚊中有效性的关键因素，特别是双链RNA（dsRNA）在幼虫中肠内的稳定性问题。这项研究不仅揭示了限制RNAi效率的分子机制，更为开发新型媒介控制策略提供了重要理论依据。

研究团队采用了多种关键技术方法：通过细胞毒性实验评估dsRNA的致死效果；利用动态光散射分析颗粒大小；采用荧光显微镜观察dsRNA摄取情况；通过体外降解实验评估dsRNA稳定性；运用生物信息学方法鉴定和表征dsRNA降解酶（dsRNases）；并通过实时荧光定量PCR（RT-qPCR）分析基因表达。所有实验均使用意大利Rimini品系的白纹伊蚊。

RNAi诱导的细胞毒性效应

研究人员首先在U4.4细胞中测试了靶向不同基因的dsRNA。结果显示，仅靶向凋亡抑制蛋白（IAP）的dsRNA能显著降低细胞活力至65%（未复合形式）和13%（K4复合形式）。为验证特异性，团队在RNAi功能缺陷的C6/36细胞中进行平行实验，未观察到细胞毒性效应，证实了效应的RNAi特异性。

基因沉默分析

尽管幼虫实验中未观察到显著死亡率，但基因沉默分析揭示了有趣现象。在U4.4细胞中，所有测试的dsRNA均实现了显著基因敲低，其中ROP 1 dsRNA效果最佳（敲低93%）。在幼虫实验中，IAP 2 dsRNA在肠道组织中实现了特异性基因敲低（34.7%-51.5%），但在整体幼虫中未检测到显著敲低，表明RNAi效应可能局限于中肠组织。

颗粒大小测定和dsRNA摄取

动态光散射分析显示，在低浓度（10 ng/μL）下，dsRNA-转染试剂复合物颗粒大小为150.6-165.8 nm，处于内吞作用的最佳范围。然而在高浓度（50 ng/μL）下，颗粒尺寸显著增大至5192.2 nm，可能导致聚集现象。荧光显微镜观察证实dsRNA能被幼虫摄取，复合形式显示更强且更持久的荧光信号，但信号未扩散至身体其他部位。

dsRNA的体外降解

研究中最关键的发现之一是dsRNA在幼虫中肠提取物中的快速降解——4分钟内完全降解。添加EDTA能完全抑制降解，表明降解酶为金属离子依赖性。这一发现直接解释了为什么口服dsRNA难以在幼虫中诱发有效RNAi反应。

dsRNases的鉴定和表征

团队成功鉴定出两个推定的dsRNA降解酶（Aal-dsRNase1和Aal-dsRNase2），均含有信号肽和DNA/RNA非特异性核酸酶结构域。系统发育分析显示它们与埃及伊蚊的dsRNases亲缘关系最近。表达谱分析表明，这两个酶在幼虫早期阶段高表达，且在中肠组织中的表达显著高于身体其他部位。

转染试剂的保护作用

评估四种转染试剂对dsRNA的保护效果发现，Metafectene Pro提供最佳保护（90%完整性），而K4的保护作用随时间递减（24小时后仅存13%完整性）。这表明尽管转染试剂能提供暂时保护，但不足以应对中肠内持续的酶降解压力。

研究结论明确指出，尽管在细胞水平实现了高效基因沉默，但dsRNA在幼虫中肠内的快速降解、有限的系统扩散以及不足的上皮转位是制约RNAi效率的主要因素。IAP基因在中肠组织中的成功敲低证明基因沉默是可行的，但要实现致死效应需要更有效的递送系统。

讨论部分强调，白纹伊蚊与埃及伊蚊在RNAi敏感性方面存在显著物种差异，这可能与dsRNase表达水平、核心RNAi机制功能或免疫基因复杂性差异有关。研究结果指出，未来开发有效的RNAi媒介控制策略需要聚焦三个关键方向：识别中肠特异性必需基因、优化递送系统配方、以及结合多种保护策略（如纳米颗粒、酵母递送平台等）来提高dsRNA稳定性和递送效率。

这项研究的重要意义在于首次全面量化了白纹伊蚊中dsRNA的降解动力学，分子水平鉴定了负责降解的关键酶类，为理性设计更有效的RNAi媒介控制工具奠定了坚实基础。随着全球对环境友好型害虫控制方法需求的日益增长，这项研究为开发下一代物种特异性蚊虫控制策略提供了重要科学依据和技术路线。