夏天即將到來，討厭的蚊子蠢蠢欲動。別以為蚊子只是在身上咬個包那么簡單，它飛來飛去四處吸血，輕易就把“上家”的病毒帶到人體內，引發傳染病。
4月19日，清華大學基礎醫學院教授程功團隊與合作者在《科學》發表論文，提出了一項阻斷蚊蟲傳播傳染病的新策略。他們在云南發現了一種關鍵的環境共生菌，通過干預這一共生菌的環境可以有效阻斷疫區蚊蟲攜帶和傳播病毒。
為何蚊蟲易感病毒
蚊媒病毒傳染病是對人類生命健康的嚴重威脅之一。其中，登革熱和寨卡熱是最具代表性的蚊媒病毒傳染病。
登革熱在全球100多個國家感染流行。在我國，云南是登革熱等烈性蚊媒病毒傳染病流行的主要地區。而寨卡熱曾在太平洋島嶼和南美洲暴發大規模疫情，一年內感染超22.3萬例，新生兒小頭畸形病例達數千例。
“截至目前，多數蚊媒病毒傳染病沒有有效的藥物和疫苗。人們依靠大規模使用殺蟲劑消殺蚊蟲，不僅對人體健康、環境生態有害，而且無法控制蚊媒病毒的傳播流行。因為蚊蟲會迅速產生耐藥性，使殺蟲劑失效。”論文通訊作者程功對《中國科學報》說，人們迫切需要成本低廉、環境友好的防控策略來阻斷蚊媒病毒的廣泛傳播。
一直以來，程功團隊都在關注蚊蟲腸道微生物與蚊媒病毒之間的調控關系。蚊媒病毒的傳播路徑是，蚊蟲首先從感染者體內吸食帶有病毒的血液，病毒隨后感染蚊蟲腸道細胞并擴散至蚊蟲體內，進而感染蚊蟲唾液腺，使蚊蟲具備傳播病毒的能力。
“由于蚊蟲腸道組織是首先被感染的組織器官，因此蚊蟲腸道微生物一定與病毒發生了復雜的相互作用，這決定了蚊蟲對病毒的易感性。”程功表示，這已經成為學界共識。
從蚊蟲腸道共生菌入手，科研人員在實驗室飼養的埃及伊蚊種群中發現了病毒“幫兇”——粘質沙雷氏菌。它可以輔助病毒感染蚊蟲腸道上皮細胞，提高蚊蟲對病毒的易感性。
從野外數千只蚊子中鎖定細菌
在實驗室中如此，自然界是否也存在影響蚊蟲對病毒易感性的腸道共生菌？能不能通過調控共生菌阻斷蚊蟲攜帶、傳播病毒？
事實上，自然環境和實驗室環境迥然不同。自然界中，野外蚊蟲腸道微生物的組成及豐度受到生存環境的極大影響，有的來自孳生水體的環境微生物，有的來自環境植物汁液、花蜜的共生微生物等。在不同地域，環境微生物的組成差別巨大，使蚊蟲攜帶和傳播病毒能力的差別顯著。
因此，科研人員決定深入實地開展研究。
自2020年起，3年間，科研人員在云南邊境地區捕捉了數千只野外雌性伊蚊。“我們從中分離、培養出55株蚊蟲腸道共生菌，與人的血液、病毒混合后喂給蚊子，想看看有沒有能使蚊子不攜帶病毒的共生菌。”程功介紹。
研究顯示，在白紋伊蚊和埃及伊蚊的腸道中，定植一種羅森伯格菌屬的細菌“羅森伯格_YN46”，可以顯著抑制蚊蟲通過叮咬吸血感染登革病毒及寨卡病毒。
羅森伯格菌與植物汁液和花蜜有關，在自然界中廣泛存在。它通過分泌一種葡萄糖脫氫酶，將吸血蚊蟲腸道環境快速酸化，對蚊蟲腸道微環境進行重塑。
前期已有大量研究表明，登革病毒等蚊媒病毒的包膜蛋白對酸性信號敏感。當病毒處于pH值小于6.5的酸性環境時，其包膜蛋白會發生不可逆的變構，使病毒顆粒進入脫衣殼的狀態并失去感染活性。
“因此，酸化的腸道環境可直接使進入腸道的病毒顆粒滅活，從而抑制蚊蟲通過吸血獲取病毒的能力，大幅降低蚊蟲對病毒的易感性。”程功介紹。
在疫區進行環境干預
為了驗證實驗結果，科研人員希望進一步研究云南登革熱流行是否與羅森伯格_YN46菌在自然界中的分布定植相關。
據了解，在氣候環境相似、蚊蟲種群密度相似的情況下，云南不同地區的登革熱流行存在顯著差異，熱點區域明顯。
“根據近10年的流行病學調查記錄，西雙版納和臨滄兩地常年有登革熱暴發流行，而與之相鄰的文山和普洱則幾乎沒有登革熱本地流行的案例。”程功說。
因此，他們深入這4個地區，采集了氣候和環境因素相似地點的蚊蟲，并檢測了羅森伯格_YN46菌在野外蚊蟲腸道中的定植情況。
分析發現，羅森伯格_YN46菌在文山和普洱這兩個非登革熱流行地區的蚊蟲腸道中有很高的定植率，而在西雙版納和臨滄，其定植率很低。
那么，能不能在兩個疫區的水體中進行羅森伯格_YN46菌的環境干預，將其自然定植到孵化出的野生蚊蟲中？
“我們在實驗室水體中加入羅森伯格_YN46菌，隨后在此水體中孵化從西雙版納獲得的野生白紋伊蚊蚊卵，再檢測孵化出的幼蟲、蛹和成蟲腸道中這一共生菌的定植情況。”程功告訴記者。
結果表明，通過環境水體干預的方式，可將羅森伯格_YN46菌高效定植到孵化蚊蟲的腸道中。同時，在干預后的水體環境中孵化出的蚊蟲不易感染病毒。
后來，科研人員在西雙版納州勐臘縣開展了現場干預實驗。他們在當地的孳生水體中進行羅森伯格_YN46菌干預，并利用當地水土環境孵化本地蚊蟲。結果發現，孵化出的蚊蟲感染登革病毒的比例大幅下降。
安全可靠的蚊蟲防治策略
在人們與蚊媒病毒傳染病智斗的過程中，安全性是一個不可忽視的問題。此項研究中的羅森伯格_YN46菌是一種天然環境共生菌，它與蚊蟲的共生關系在自然界早已穩定存在。
因此，程功表示，實施羅森伯格_YN46菌環境干預策略，只是特異性地抑制蚊蟲感染傳播病毒，并不會使蚊蟲產生耐藥性，也不會影響蚊蟲在自然界中的生存適應性，安全可靠。“這可以作為一種具有巨大應用潛力的防治策略，阻斷蚊媒病毒傳染病在自然界傳播流行。”程功說。
“該研究從環境生態學視角，思考并回答蚊媒病毒傳染病的傳播流行規律，并通過共生菌環境干預，在自然界中實現阻斷蚊蟲攜帶并傳播病毒。這將為蚊媒傳染病防控提供全新的理論體系和應用思路。”中國科學院院士、中國科學院動物研究所研究員康樂評價道。
中國科學院院士、中國科學院微生物研究所研究員高福認為：“這項研究發現了一種可決定蚊媒病毒傳播的環境生物因子，為基于‘One Health’理念的蚊媒病毒傳染病防控搭建了全新的技術平臺并奠定了理論基礎。”
夏天即將到來，討厭的蚊子蠢蠢欲動。別以為蚊子只是在身上咬個包那么簡單，它飛來飛去四處吸血，輕易就把“上家”的病毒帶到人體內，引發傳染病。
4月19日，清華大學基礎醫學院教授程功團隊與合作者在《科學》發表論文，提出了一項阻斷蚊蟲傳播傳染病的新策略。他們在云南發現了一種關鍵的環境共生菌，通過干預這一共生菌的環境可以有效阻斷疫區蚊蟲攜帶和傳播病毒。
為何蚊蟲易感病毒
蚊媒病毒傳染病是對人類生命健康的嚴重威脅之一。其中，登革熱和寨卡熱是最具代表性的蚊媒病毒傳染病。
登革熱在全球100多個國家感染流行。在我國，云南是登革熱等烈性蚊媒病毒傳染病流行的主要地區。而寨卡熱曾在太平洋島嶼和南美洲暴發大規模疫情，一年內感染超22.3萬例，新生兒小頭畸形病例達數千例。
“截至目前，多數蚊媒病毒傳染病沒有有效的藥物和疫苗。人們依靠大規模使用殺蟲劑消殺蚊蟲，不僅對人體健康、環境生態有害，而且無法控制蚊媒病毒的傳播流行。因為蚊蟲會迅速產生耐藥性，使殺蟲劑失效。”論文通訊作者程功對《中國科學報》說，人們迫切需要成本低廉、環境友好的防控策略來阻斷蚊媒病毒的廣泛傳播。
一直以來，程功團隊都在關注蚊蟲腸道微生物與蚊媒病毒之間的調控關系。蚊媒病毒的傳播路徑是，蚊蟲首先從感染者體內吸食帶有病毒的血液，病毒隨后感染蚊蟲腸道細胞并擴散至蚊蟲體內，進而感染蚊蟲唾液腺，使蚊蟲具備傳播病毒的能力。
“由于蚊蟲腸道組織是首先被感染的組織器官，因此蚊蟲腸道微生物一定與病毒發生了復雜的相互作用，這決定了蚊蟲對病毒的易感性。”程功表示，這已經成為學界共識。
從蚊蟲腸道共生菌入手，科研人員在實驗室飼養的埃及伊蚊種群中發現了病毒“幫兇”——粘質沙雷氏菌。它可以輔助病毒感染蚊蟲腸道上皮細胞，提高蚊蟲對病毒的易感性。
從野外數千只蚊子中鎖定細菌
在實驗室中如此，自然界是否也存在影響蚊蟲對病毒易感性的腸道共生菌？能不能通過調控共生菌阻斷蚊蟲攜帶、傳播病毒？
事實上，自然環境和實驗室環境迥然不同。自然界中，野外蚊蟲腸道微生物的組成及豐度受到生存環境的極大影響，有的來自孳生水體的環境微生物，有的來自環境植物汁液、花蜜的共生微生物等。在不同地域，環境微生物的組成差別巨大，使蚊蟲攜帶和傳播病毒能力的差別顯著。
因此，科研人員決定深入實地開展研究。
自2020年起，3年間，科研人員在云南邊境地區捕捉了數千只野外雌性伊蚊。“我們從中分離、培養出55株蚊蟲腸道共生菌，與人的血液、病毒混合后喂給蚊子，想看看有沒有能使蚊子不攜帶病毒的共生菌。”程功介紹。
研究顯示，在白紋伊蚊和埃及伊蚊的腸道中，定植一種羅森伯格菌屬的細菌“羅森伯格_YN46”，可以顯著抑制蚊蟲通過叮咬吸血感染登革病毒及寨卡病毒。
羅森伯格菌與植物汁液和花蜜有關，在自然界中廣泛存在。它通過分泌一種葡萄糖脫氫酶，將吸血蚊蟲腸道環境快速酸化，對蚊蟲腸道微環境進行重塑。
前期已有大量研究表明，登革病毒等蚊媒病毒的包膜蛋白對酸性信號敏感。當病毒處于pH值小于6.5的酸性環境時，其包膜蛋白會發生不可逆的變構，使病毒顆粒進入脫衣殼的狀態并失去感染活性。
“因此，酸化的腸道環境可直接使進入腸道的病毒顆粒滅活，從而抑制蚊蟲通過吸血獲取病毒的能力，大幅降低蚊蟲對病毒的易感性。”程功介紹。
在疫區進行環境干預
為了驗證實驗結果，科研人員希望進一步研究云南登革熱流行是否與羅森伯格_YN46菌在自然界中的分布定植相關。
據了解，在氣候環境相似、蚊蟲種群密度相似的情況下，云南不同地區的登革熱流行存在顯著差異，熱點區域明顯。
“根據近10年的流行病學調查記錄，西雙版納和臨滄兩地常年有登革熱暴發流行，而與之相鄰的文山和普洱則幾乎沒有登革熱本地流行的案例。”程功說。
因此，他們深入這4個地區，采集了氣候和環境因素相似地點的蚊蟲，并檢測了羅森伯格_YN46菌在野外蚊蟲腸道中的定植情況。
分析發現，羅森伯格_YN46菌在文山和普洱這兩個非登革熱流行地區的蚊蟲腸道中有很高的定植率，而在西雙版納和臨滄，其定植率很低。
那么，能不能在兩個疫區的水體中進行羅森伯格_YN46菌的環境干預，將其自然定植到孵化出的野生蚊蟲中？
“我們在實驗室水體中加入羅森伯格_YN46菌，隨后在此水體中孵化從西雙版納獲得的野生白紋伊蚊蚊卵，再檢測孵化出的幼蟲、蛹和成蟲腸道中這一共生菌的定植情況。”程功告訴記者。
結果表明，通過環境水體干預的方式，可將羅森伯格_YN46菌高效定植到孵化蚊蟲的腸道中。同時，在干預后的水體環境中孵化出的蚊蟲不易感染病毒。
后來，科研人員在西雙版納州勐臘縣開展了現場干預實驗。他們在當地的孳生水體中進行羅森伯格_YN46菌干預，并利用當地水土環境孵化本地蚊蟲。結果發現，孵化出的蚊蟲感染登革病毒的比例大幅下降。
安全可靠的蚊蟲防治策略
在人們與蚊媒病毒傳染病智斗的過程中，安全性是一個不可忽視的問題。此項研究中的羅森伯格_YN46菌是一種天然環境共生菌，它與蚊蟲的共生關系在自然界早已穩定存在。
因此，程功表示，實施羅森伯格_YN46菌環境干預策略，只是特異性地抑制蚊蟲感染傳播病毒，并不會使蚊蟲產生耐藥性，也不會影響蚊蟲在自然界中的生存適應性，安全可靠。“這可以作為一種具有巨大應用潛力的防治策略，阻斷蚊媒病毒傳染病在自然界傳播流行。”程功說。
“該研究從環境生態學視角，思考并回答蚊媒病毒傳染病的傳播流行規律，并通過共生菌環境干預，在自然界中實現阻斷蚊蟲攜帶并傳播病毒。這將為蚊媒傳染病防控提供全新的理論體系和應用思路。”中國科學院院士、中國科學院動物研究所研究員康樂評價道。
中國科學院院士、中國科學院微生物研究所研究員高福認為：“這項研究發現了一種可決定蚊媒病毒傳播的環境生物因子，為基于‘One Health’理念的蚊媒病毒傳染病防控搭建了全新的技術平臺并奠定了理論基礎。”
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