转基因蚊子可能是遏制疾病传播的最佳武器

杰森罗松，宾夕法尼亚州立大学

蚊子是地球上最致命的生物。它们携带病毒，细菌和寄生虫，它们通过咬伤，感染一些每年有7亿人死亡，超过100万人死亡．

随着国际旅行、移民和气候变化，这些感染不再局限于热带和亚热带发展中国家。西尼罗河病毒和寨卡病毒等病原体已经在美国及其领土引发了重大疫情，而且可能还会继续，不断有新的侵入性病原体被发现。目前，这些疾病的控制大多局限于广谱杀虫剂喷洒，这可能会损害人类和非靶动物和昆虫．如果有一种方法可以控制这些毁灭性的疾病，而不造成广泛使用杀虫剂造成的环境问题呢?

遗传修饰的蚊子，以防止疾病可能听起来像是科幻小说，但技术的不断进步，近年来到这不再是降级到深夜电影场景的点。事实上，它甚至不是一个新的想法;科学家正在谈论修改昆虫种群以控制疾病早在20世纪40年代．今天，转基因蚊子是在过去发展起来的一些几十年的研究在大学实验室在包括美国在内的全球许多地区，这种疫苗正被用于抗击登革热和寨卡病毒等蚊虫传播的病原体。在利用转基因蚊子防治疟疾这一最具破坏性的蚊媒疾病方面也取得了进展，尽管还没有为控制疟疾进行野外放生。

我一直对转基因蚊子，无论是作为一个实验室工具和防治疾病，超过20年。在那段时间里，我亲眼看到从理论与技术去，看到它在野外使用。我见过旧的技术那些低效，随机和缓慢的方法为新的方法铺平了道路克里普尔克，能够高效、快速和精确地编辑蚊子的基因组REMOT控制这消除了将材料注入蚊子胚胎的要求。这些新技术使GM蚊子造成疾病控制不是一个“如果，”的问题，而且是“在哪里”和“何时”的问题。

别担心，这些基因变化只影响蚊子——它们不会在蚊子叮咬人类时传播给人类。

使用转基因蚊子的方法

目前有用于控制使用转基因蚊子蚊子传播的疾病两种可供选择的方法。首先是“人口替换”，其中一个蚊子繁殖生物学能够发射病原体通过一个是无法发送病原体“替换”。这种方法通常依赖于被称为“基因驱动”概念传播的抗病原体的基因。在基因驱动器，遗传性状 - 基因的基因或一组 - 依赖于继承传播的一个怪癖多蚊子的后代的一半，提高人口特质的频率。

第二种方法称为“人口抑制”。这种策略减少了蚊子种群，以便越来越少了蚊子病原．

而这个概念蚊子的基因驱动是几十年来，老，基因编辑技术CRISPR终于使得可以在实验室中轻松设计。然而，基于CRISPR的基因驱动器尚未在大自然中部署，主要是因为它们仍然是缺乏公司国际监管框架的新技术，而且由于与之相关的问题抵抗的演变在蚊子群体中，将阻止基因传播。

它可能不会立即显而易见，但“基因驱动器”中的基因根本不需要是一种基因 - 它可以是微生物。所有生物不仅存在于自己的基因组，还存在于所有相关微生物的基因组 - “Hologeome”。通过遗传通过人群传播微生物基因组也可以被认为是基因驱动。通过这种定义，已经在蚊虫群中部署的第一个基因驱动器用于疾病控制是一种已知的细菌共生Wolbachia.．Wolbachia.是一种可感染所有已知的昆虫物种的70％的细菌，其中它劫持了昆虫繁殖来通过人群传播自己。

因此,Wolbachia.本身（其基因组约为1,500个基因）作为被驱使到人群中的遗传性状。什么时候Wolbachia.被转移到以前未受感染的蚊子体内，通常会使蚊子对可能导致人类疾病的病原体感染更具抵抗力，例如多种病毒(包括登革热和Zika.病毒）和疟疾寄生虫．

该战斗疾病的细菌

在过去的八年里，研究人员已经Wolbachia.目前在果蝇和将细菌转移到传播登革热病毒的蚊子中。然后释放那些修饰的昆虫在十几个国家来控制病情．虽然销售为“非转基因战略”，人为地传染蚊子Wolbachia.显然落在GM伞下，因为超过1,500个基因（整个细菌基因组）已从原始果蝇寄宿中转移到蚊子中。

初步从这些在澳大利亚的发布登革热控制结果已经看好。但是，这种疾病具有较高疾病风险的其他版本领域，如南美和亚洲的控制，仍需要确定，特别是一些研究有展示那Wolbachia.有时可以增加蚊子中的病原体感染而不是抑制它。

转基因蚊子消灭蚊子

人口抑制的目前最好的例子是转基因蚊子不育的释放。这是几十年的老昆虫不育技术（SIT），其中不育雄性昆虫释放到自然种群与野生雌性交配，减少蚊子种群的现代化旋。但是，而不是粗暴地用消毒辐射或化学物质的蚊子，聪明的基因工程现在用于消毒它们来代替。这公司Oxitec公司已经设计的蚊子与致死女性基因而不是男性它们不会叮咬或传播疾病。成千上万的转基因雄性被释放到大自然中，与种群中的野生雌性交配。基因改造是由这些交配的后代继承的;雌性后代死亡，而携带这种基因的雄性后代存活下来，并继续将这种特征传递给下一代。随着雌性蚊子的数量越来越少，蚊子的数量受到了极大的抑制。Oxitec已经在大鳄鱼，马来西亚，巴西， 和佛罗里达．

已经有一些反对这些无菌蚊子释放，特别是在美国佛罗里达州。例如，在2016年，Oxitec在佛罗里达群岛的一项试验遇到了一些当地阻力．然而，与基因驱动策略不同，无菌蚊虫（遗传修饰或不）的释放具有关于任何疾病控制策略的最小环境足迹和最高安全性;肯定比广谱杀虫剂喷雾更安全。它是高度目标，因此如果它有效，只会导致消除目标蚊虫物种，在这种情况下（AEDES AEGYPTI.)是佛罗里达州一种高度侵入性的非本地蚊子。

除了基因驱动，Wolbachia.细菌也被用于人口抑制。感染细菌的男性被释放到或者未感染的蚊子种群或感染了不同Wolbachia.导致“不相容”或不育交配。这种策略也有很长的历史，而且曾经是最初是用来抑制蚊子数量的在人们甚至知道之前，在20世纪60年代Wolbachia.导致某些种群的蚊子在交配时无法繁殖。在当前的时代,Wolbachia.- 多个国家已释放的男性包括澳大利亚和美国，加利福尼亚州和佛罗里达州，控制登革热病毒。

在一个越来越多的相互联系的世界中，并且增加了额外的问题全球气候变化，病原体不太可能局限于发展中国家，而是对美国的日益增长的问题。随着蚊虫抗性的演变，蚊子的确定性，GM技术有可能降低全球蚊子传播疾病的负担，而没有与有害农药使用相关的环境和健康风险。

如果这听起来像科幻小说，不要害怕;它可能会救你的命。

杰森罗松，昆虫和疾病流行病学教授，宾夕法尼亚州立大学

这篇文章最初发表于谈话．阅读原文．

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