央廣網(wǎng)上海9月29日消息(記者吳善陽）國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》(Science) 今天在線發(fā)表了中國科學(xué)院上海植物生理生態(tài)研究所王四寶研究組與美國約翰霍普金斯大學(xué)Marcelo Jacobs-Lorena研究組合作的研究成果：“利用工程腸道共生細(xì)菌助力蚊子抵抗瘧原蟲”（Driving mosquito refractoriness to Plasmodium falciparum with engineered symbiotic bacteria）。該研究首次發(fā)現(xiàn)了能在按蚊中代代相傳的腸道共生細(xì)菌，成功構(gòu)建了抗瘧效應(yīng)分子的高效分泌表達(dá)系統(tǒng)，攻克了驅(qū)動抗瘧基因快速散播到整個蚊群的關(guān)鍵難題，為從源頭上阻斷瘧疾傳播提供了新“武器”。

蚊子作為媒介傳播瘧疾、登革熱、黃熱病和寨卡等多種重大傳染病，嚴(yán)重威脅人類的健康。其中，以按蚊為傳播媒介的瘧疾最為嚴(yán)重，發(fā)病率和致死率始終居高不下。據(jù)世界衛(wèi)生組織報告，全世界約一半人口面臨瘧疾風(fēng)險，每年有2-3億人感染，年死亡人數(shù)近百萬，平均每1-2分鐘就有一名兒童死于瘧疾。瘧疾主要發(fā)生在撒哈拉以南非洲、東南亞、拉丁美洲以及中東地區(qū)。2015年，91個國家和地區(qū)有持續(xù)性的瘧疾傳播。2014年我國報告瘧疾病例3078例。伴隨全球化和氣候變暖，國際人員交流、出國勞務(wù)輸出和貨物流通的頻繁，近年我國最致命的惡性瘧病例以超過20%的速度增加，其中90%以上病例在境外感染后在國內(nèi)發(fā)病。因此，瘧疾是沒有國界的傳染病。

瘧疾由受瘧原蟲感染的雌性按蚊通過叮咬傳播。全球共有400多種按蚊，其中約有100種是瘧疾的適宜傳播媒介。蚊媒防制一直是阻斷疾病傳播的最主要措施。當(dāng)前滅蚊手段仍然依賴化學(xué)殺蟲劑，由于化學(xué)農(nóng)藥長期大量和不合理的使用，不僅污染環(huán)境、損害人類健康，還導(dǎo)致蚊蟲抗藥性在全球蔓延。同時，近年在大湄公河次區(qū)域5個國家（柬埔寨，老撾人民民主共和國，緬甸，泰國，越南）已發(fā)現(xiàn)瘧原蟲對青蒿素產(chǎn)生了耐藥性。因此，研發(fā)新的對抗瘧疾傳播方法迫在眉睫。

鑒于瘧原蟲需要在雌蚊腸道內(nèi)完成有性生殖等復(fù)雜的發(fā)育過程后，才能通過雌蚊叮人吸血傳遞給人，因此殺滅按蚊腸道內(nèi)的瘧原蟲可以阻斷瘧疾傳播。雖然此前大量研究表明，經(jīng)過遺傳改良的蚊子或工程腸道菌表達(dá)抗瘧效應(yīng)分子能夠殺滅按蚊腸道內(nèi)的瘧原蟲，但這兩種策略都面臨一個巨大挑戰(zhàn)—如何驅(qū)動抗瘧基因快速滲透到整個蚊群中？

王四寶研究組成立于2012年，主要研究蚊蟲和腸道微生物協(xié)同抗瘧的機制。在最新的研究中，王四寶研究團(tuán)隊從按蚊體內(nèi)分離到兼具垂直和水平傳播能力的沙雷氏菌屬新菌株AS1。深入研究發(fā)現(xiàn)，該共生菌不僅能由雄蚊通過交配水平傳播給雌蚊，還可通過粘附在卵殼表面經(jīng)雌蚊產(chǎn)卵垂直傳給后代蚊蟲，實現(xiàn)在蚊群中代代相傳。此外，該共生菌可以在不同種類按蚊間傳播。經(jīng)過多年努力成功構(gòu)建了抗瘧效應(yīng)分子高效分泌表達(dá)系統(tǒng)，使AS1成為活菌“疫苗”或抗瘧藥物的雙重載體，能在多種按蚊腸道內(nèi)高效特異地抑制或殺滅瘧原蟲，使按蚊成為無效瘧疾媒介，從而在源頭上切斷瘧疾傳播。同時，該共生菌不影響蚊蟲壽命，具有生態(tài)環(huán)境安全性。這項研究為抗瘧基因快速散播到整個蚊群提供了安全高效的驅(qū)動系統(tǒng)，解決了如何驅(qū)動抗瘧基因擴散到整個蚊群的巨大挑戰(zhàn)，使腸道共生菌介導(dǎo)的阻斷疾病傳播新策略從實驗室走向?qū)嶋H應(yīng)用成為可能，具有廣闊的應(yīng)用前景。該項研究成果也為其它蚊媒傳染?。ǖ歉餆?、寨卡等）和植物蟲媒病害的防控開辟了新的思路。

利用腸道共生菌介導(dǎo)的阻斷瘧疾傳播新策略具有明顯的優(yōu)勢：1）新共生菌AS1在按蚊種群中具有持續(xù)跨代傳播的能力；2）該共生菌不影響蚊蟲壽命，具有生態(tài)環(huán)境安全性；3) 蚊子吸血后，腸道共生細(xì)菌數(shù)量會成百上千倍地增殖，產(chǎn)生的抗瘧效應(yīng)分子也相應(yīng)的顯著增加；4）細(xì)菌的遺傳改造比蚊子的遺傳操作要簡單得多，構(gòu)建同時產(chǎn)生多個抗瘧化合物的工程菌株簡單易行，可避免或減少瘧原蟲產(chǎn)生抗性；5）共生菌在瘧蚊中的散播不受按蚊種間或種群間存在生殖隔離的限制，便于將抗瘧基因散播到不同種類的按蚊中；6）細(xì)菌大規(guī)模生產(chǎn)成本低廉，所需設(shè)備簡單，便于在瘧疾流行的欠發(fā)達(dá)國家推廣應(yīng)用；7）從源頭上阻止蚊子傳播瘧原蟲蟲，為人類抗擊瘧疾提供新“武器”；8）與當(dāng)前的蚊蟲防治策略和綜合治理計劃具有很好的兼容性。

本項研究由王四寶研究組聯(lián)合美國約翰霍普金斯大學(xué)、巴西里約熱內(nèi)盧大學(xué)等科研人員合作完成。該研究得到了中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項、國家自然科學(xué)基金、中國科學(xué)院“百人計劃”、美國國家過敏和傳染病研究所和巴西國家科學(xué)委員會等項目資助。