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南周知道2017-07-19
2007年，卢克·阿尔菲教授团队首次报道了利用上述技术培育出转基因不育埃及伊蚊雄蚊。

“知道”（nz_zhidao）这就来和你聊聊转基因虫子。


吸食动物血液的雌蚊（左）和吸食植物汁液的雄蚊（右）。蚊虫不育技术通过物理、化学、生物或基因修饰等手段，让不吸血的雄蚊携带生殖缺陷，与野生雌蚊交配后，使其不能正常生育。（资料图/图）

昆虫不相容技术

数十年的经验表明，控制蚊子种群数量是防治蚊媒传染病最为有效的方法，在这方面，昆虫不相容技术和转基因技术等将大有作为。

沃尔巴克氏菌是世界上分布最为广泛的共生菌，可以感染约60%的昆虫。在自然界，蚊子等昆虫感染沃尔巴克氏菌（Wolbachia）之后，会与沃尔巴克氏菌形成稳定的共生关系，而且还能将这种共生菌传递给后代，其中感染该菌的雄蚊与自然界未感染或感染不同种沃尔巴克氏菌的雌蚊交配，其所产的卵不能正常发育，这种现象称为胞质不相容性。利用这一自然规律，科学家从果蝇等昆虫体内将沃尔巴克氏菌提取出来，导入到传播致病微生物的蚊子体内，让感染沃尔巴克氏菌的雄蚊与野外未感染的雌蚊交配，使其所产的蚊卵不能孵化，逐步缩减蚊子种群，这一技术即为昆虫不相容技术，本质上也是一种昆虫不育技术。

1967年，沃尔巴克氏菌介导的昆虫不相容技术首次对传播丝虫病的致倦库蚊种群控制取得初步成功，之后多个研究小组证明了沃尔巴克氏菌能有效介导蚊子不育。但是前期研究均是自然感染，感染过程不易控制，而且一些本身不易感染沃尔巴克氏菌的蚊子如埃及伊蚊等，就难以运用该技术。

直到1994年，美国耶鲁大学医学院司格特·奥尼尔等人利用胚胎显微注射技术，将白纹伊蚊体内的沃尔巴克氏菌注射到果蝇体内，这种果蝇表现出与自然感染果蝇相同的胞质不相容性，由于操作简便精准，这种显微注射技术很快得到推广。

2005年，美国肯塔基大学斯蒂芬·多布森研究团队首次在实验室利用显微注射技术将白纹伊蚊体内的沃尔巴克氏菌转移到埃及伊蚊体内，可用来控制这种臭名昭著的害虫种群数量。要知道埃及伊蚊可是登革热、基孔肯雅病和黄热病等多种致命传染病流行的罪魁祸首，2016年寨卡病毒疫情在世界多地爆发，也是拜埃及伊蚊所赐。该研究成果发表在《科学》杂志，中国科学家奚志勇博士为第一作者。

奚志勇博士目前已学成归国，领导中山大学热带病防治教育部重点实验室虫媒控制研究团队，继续在国内开展沃尔巴克氏菌介导的不育蚊子研究。据南方都市报报道，在2015年3月开始进行的野外放飞试验中，奚志勇教授团队在位于广州市南沙区的沙仔岛上释放了约650万只不育雄蚊，结果在持续释放区，蚊子幼虫清除率几乎达到100%，而成虫的控制效果也达到97%。这是国内第一次不育蚊子的大型野外放飞试验，也是世界上最大规模的不育蚊子放飞试验。

在国际上，肯塔基大学斯蒂芬·多布森教授等人于2010年成立了一家专门从事沃尔巴克氏菌不育蚊子研究和生产的公司MosquitoMate。该公司于2016年8月前后，在美国加州的克罗维斯市120英亩的区域内，释放了约40万只感染沃尔巴克氏菌的埃及伊蚊雄蚊。今年4月中旬，该公司又获准在佛罗里达群岛的斯托克岛上开展类似的野外放飞试验，预计在12周时间内，将释放40万-50万只不育的埃及伊蚊雄蚊，不过这些野外放飞试验的实际效果有待公布。除了美国上述地区，MosquitoMate公司还计划在印度尼西亚、哥伦比亚、越南和巴西等国家开展不育雄蚊的野外放飞试验。

当然，即使这些不育雄蚊在控制蚊子种群数量上表现出色，但是其产业化还有很多工作要做，比如确保感染蚊子的沃尔巴克氏菌不会感染人类或其它生物，以及验证对蚊子种群控制是否能减少寨卡病毒、登革热等疾病发生率。英国利物浦热带医药学院的一位昆虫学家菲利普·麦考尔教授对《自然》杂志记者表示，要完成这些工作，预计需要十年时间。届时，同样采取不育策略的蚊子或许真的后来居上了。

转基因蚊子

相比核辐射和细菌感染的不育蚊子，转基因不育蚊子的研发历史要短一些。

本世纪初，英国牛津大学卢克·阿尔菲博士团队发明了一种控制害虫种群的新方法，即将一种致死基因转染到昆虫基因组中，而这种致死基因是四环素（一种广泛使用的抗生素）依赖的，即在有四环素的环境里，这种致死基因则只产生极少量的毒素，基本不会对昆虫造成伤害，而在缺乏四环素的环境里，这种基因会刺激转基因昆虫体内产生大量毒素，最后导致转基因昆虫幼虫死亡。这项技术最早是在果蝇中应用，之后被应用到蚊子及其它农业害虫上，以控制这些害虫种群数量，达到阻断蚊媒疾病传播和防治农业病虫害的目的。2002年，卢克·阿尔菲博士发起成立了Oxitec公司，2015年8月，该公司以1.6亿美元被美国生物技术巨头Introxon公司收购。

2007年，卢克·阿尔菲教授团队首次报道了利用上述技术培育出转基因不育埃及伊蚊雄蚊，之后开展了一系列野外放飞试验来验证这种新的不育蚊子能否控制埃及伊蚊种群数量。那么，转基因伊蚊如何消灭野生蚊虫的呢？科研人员先在实验室用含有四环素的食物饲养转基因雄蚊，然后将转基因雄蚊大量释放到野外，让其寻找野生雌蚊并与之交配，野生雌蚊产下转基因蚊虫卵，由于野外缺乏四环素，这些转基因蚊虫卵孵化后，伊蚊幼虫所携带的致死基因会产生大量毒素，导致转基因幼蚊很快夭折，经过连续释放，使得野生蚊虫数量大幅减少。

为了验证上述“以蚊制蚊”的策略是否有效，2009年，英国牛津大学和Oxitec公司的研究人员选择开曼群岛进行两次转基因蚊子的放飞试验。第一次放飞试验在一个25英亩的区域内进行，释放近2万只转基因雄蚊。试验数据显示，转基因雄蚊有半数成功地与野生雌蚊交配，这一比例足以抑制蚊子的种群。之后，科研人员又在一个面积约16公顷区域内开展了第二次放飞试验，先后释放了约330万只转基因雄蚊，６个月后，开曼群岛上的埃及伊蚊数量下降了80%。

自2011年起，Oxitec公司开始与巴西相关机构合作，在巴西东北部进行试验。结果令人鼓舞，在放飞转基因蚊子后，试验区野生埃及伊蚊数量比对照区减少了80%以上。2015年4月开始，Oxitec公司又在巴西圣保罗北部皮拉西卡巴市开展了连续放飞试验。据Oxitec公司和皮拉西卡巴市政厅联合宣布，第一年试验区野生埃及伊蚊数量减少了82%以上，第二年则减少了81%，而且所使用的转基因伊蚊数量只有第一年的59%。

2014年4月10日，巴西全国生物安全技术委员会得出结论，认为Oxitec公司转基因伊蚊不会对人和环境产生安全风险，可以在巴西进行商业化应用，2016年4月，巴西国家卫生监督局宣布将给Oxitec公司转基因伊蚊发放一张特殊临时注册牌照，巴西有望成为世界首个允许转基因昆虫商业化应用的国家。

Oxitec公司正在哥伦比亚、印度、巴拿马等地开展类似野外放飞试验。值得关注的是，Oxitec公司已向美国食品药品监督管理局（FDA）提出申请，计划在佛罗里达群岛开展转基因伊蚊放飞试验，2016年8月，美国FDA出具报告，认为Oxitec公司转基因伊蚊放飞对人和环境没有安全风险，不过最终批准文件要等到今年6月以后。因为在最终批准Oxitec公司转基因伊蚊在美国商业化应用之前，美国FDA在今年1月19日开始征询对转基因伊蚊的公众意见，原计划3个月，后来又延期至6月19日。

有生态学家担心，如果利用转基因不育技术消灭了某种蚊子，可能会导致以蚊子为食的其它动物灭绝，从而破坏生态平衡。另外，与沃尔巴克氏菌感染的不育蚊子一样，转基因伊蚊也需要证明自己能有效减少蚊子传播的寨卡病毒、登革热等疾病发生率。