阻断蚊虫传病毒 清华团队上新招
随着气温回升,蚊子又将出现在大家面前。蚊媒传染病是最威胁人类健康和生命的传染病之一,如何更好地防控蚊媒病毒感染?
记者19日从清华大学获悉,该校基础医学院程功教授团队联合云南省畜牧兽医科学院、深圳华大生命科学研究院等团队在中国云南省发现一种能决定蚊虫对病毒易感性的关键环境共生菌,通过在云南省西双版纳州的现场干预实验,研究人员证明该共生菌环境干预可有效阻断疫区蚊虫携带和传播病毒。研究成果为重要蚊媒传染病防控提供了全新的解决方案。上述成果于4月19日发表于《科学》杂志。
阻断蚊媒病毒急需成本低廉且环境友好的防控策略
以登革热和寨卡热这两种最具代表性的蚊媒传染病为例,登革热在全球100多个国家感染流行,每年引发多达3.9亿人感染、50万至100万人入院治疗;寨卡病毒导致2015年至2017年在太平洋岛屿和南美洲突然暴发大规模疫情,不到一年时间内出现了超过22.3万例寨卡确诊病例,数千例新生儿小头畸形病例,被国际卫生组织宣布为国际关注的公共卫生紧急事件。
"迄今为止,国际上尚无可用于临床预防和治疗蚊媒病毒性传染病的疫苗和特效药物。大量使用杀蚊剂,可能对环境产生不良影响,导致其他有益昆虫死亡,蚊虫快速进化出耐药性后更加猖獗。"程功表示,当下,人们迫切需要成本低廉且环境友好的防控策略来阻断蚊媒病毒的广泛传播。
在自然界中寻找调控蚊虫肠道的共生菌
自然界中,蚊媒病毒主要通过"宿主-蚊虫"传播。蚊虫叮咬感染者从感染者体内吸食带有病毒的血液,随后病毒感染蚊虫肠道细胞并扩散入体内使蚊虫携带传播病毒。因此,蚊虫的肠道组织是病毒首先感染的组织器官。
程功团队在前期研究中已关注蚊虫的肠道微生物与蚊媒病毒之间存在调控关系。他们在实验室饲养的埃及伊蚊种群中发现,一种黏质沙雷氏菌作为蚊虫肠道共生菌可辅助病毒感染蚊虫肠道上皮细胞,提高蚊虫对病毒的易感性。
但实验室场景和自然环境有很大差别。在自然界中,蚊虫肠道微生物的组成及丰度受到生存环境的极大影响。野外蚊虫的肠道微生物有的来自孳生水体中的环境微生物,有的来自环境植物的汁液或花蜜中的共生微生物。由于不同地域中环境微生物组成存在巨大差别,导致不同环境下孳生的蚊虫携带并传播病毒的能力存在显著差异。因此,一个核心的科学问题是:在自然环境中,能够有效决定野外疫区蚊虫感染传播病毒能力的肠道共生菌是否存在?是否可以通过调控蚊虫肠道共生菌阻断疫区蚊虫携带并传播病毒?
为了回答这个核心问题,自2020年起研究人员深入我国云南省边境地区,采集了数千只野外雌性伊蚊,分离出55株蚊虫肠道共生菌并进行功能筛选。研究显示,在白纹伊蚊及埃及伊蚊的肠道中定植一种Rosenbergiella属的细菌,可显著抑制蚊虫通过叮咬吸血感染登革病毒及寨卡病毒,说明Rosenbergiella_YN46是一种能决定蚊虫对病毒易感性的关键肠道共生菌,这种共生菌通过分泌一种葡萄糖脱氢酶将吸血蚊虫肠道环境快速酸化,导致蚊虫肠道微环境重塑,大幅降低蚊虫对病毒易感性。
共生菌环境干预策略正逐步落地
为将科研成果应用于实际,研究团队在西双版纳州勐腊县设计了一个现场干预实验。研究发现,通过向蚊虫孳生水体中加入Rosenbergiella_YN46菌进行环境干预孵化出的疫区蚊虫,感染登革病毒的比例大幅下降。
研究人员还注意到安全性问题。研究发现,Rosenbergiella_YN46是一种天然环境共生菌,它与蚊虫的共生关系在自然界已稳定存在,实施环境干预策略可降低蚊虫产生耐药性概率,保护自然生物多样性。
"Rosenbergiella_YN46菌的研制相较于传统蚊媒病毒防控手段,成本低、效率高、安全系数高。目前已经在一个样板村进行大规模现场干预实验,成功后扩大到整个西双版纳,再到我国广东、广西、海南乃至东南亚等地,一步步实现共生菌环境干预策略的落地。"程功表示,传染病防控是不容忽视的全球议题,"希望我们研发出来的方案可以在国内顺利应用,未来能够在全球推广,真正解决世界性公共卫生难题。"
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