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真菌「疫苗」使蚊子免於感染瘧疾

陸子鈞
・2011/03/06 ・983字 ・閱讀時間約 2 分鐘 ・SR值 540 ・八年級
瘧蚊

科學家已經成功利用基因工程改造真菌,使它能攻擊蚊子體內的瘧原蟲。未來或許能將該真菌的孢子施用於屋子的牆壁或者捕蚊器,以一種不傷害環境的方式來阻止瘧疾散佈。

會攻擊昆蟲的真菌存在於世界各地的土壤中,並且被應用於花園、溫室及開闊地,作為農業害蟲控制。科學家於2005年發表兩株不同的真菌品系:Beauveria bassianaMetarhizium anisopliae,這兩種真菌會攻擊帶原瘧疾的蚊子。當這真菌的孢子接觸到蚊子的外骨骼後,會鑽到體內,進入血淋巴中,並增長,最後殺死蚊子。

然而,真菌大約要花兩週才能殺死蟲子。「它們(真菌)想要慢點再殺死蟲子,以獲取足夠的養分產生更多的孢子」馬里蘭大學的昆蟲學家Raymond St. Leger說。因為瘧原蟲只需要12至14天便具感染力,所以蟲子往往在真菌殺死它前,已經將瘧疾傳播出去,尤其當蚊子在帶原瘧疾後幾天才感染真菌。

St. Leger和他的同事,起初利用基因工程修改出一種M. anisopliae的版本,能借神經毒素快速殺死蚊子。但短時間內使蚊子斃命也有缺點,這會使蚊子對真菌產生抗性。

現在,研究團隊重新擬定策略,讓真菌阻止在蚊子體內的瘧原蟲發育。他們將三組不同的基因植入真菌中,以阻止瘧原蟲進入蚊子的唾腺;若瘧原蟲無法進入唾腺,便無法藉由蚊子的叮咬,進入新的動物宿主(人類)體中。其中一個基因能轉譯出一段多肽鏈,是一個叫「SM1」的蛋白的一部分,這個蛋白類似於瘧原蟲進入蚊子唾腺所需的蛋白。而真菌產生的這段多肽鏈,會阻斷瘧原蟲的目的。第二個的基因則包含人類抗體的片段,能使瘧原蟲糾結在一起。第三個基因是抗微生物蛋白,是一種在蠍子身上發現的蛋白-scorpine,能殺死瘧原蟲。

在實驗室的研究顯示,將這種基因改造後的真菌所產生的孢子,施布於蚊子上,真菌並不會比自然的真菌更早殺死蚊子。但施布後六天,它們顯著降低了蚊子唾腺中98%瘧原蟲的數量。

此外,這種基因改造的真菌,動作也很快。當研究人員在蚊子帶有瘧原後才使其感染孢子,十一天後,未感染孢子的蚊子有86%能傳播瘧疾;72%感染未改造的真菌的蚊子能傳播瘧疾;而感染改造後的真菌的蚊子,只有20%能傳播瘧疾!

在In2Care公司研究殺蟲真菌的Marit Farenhorst認為,這個結果令人非常讚嘆。她說,這個防治法的缺點是,真菌的孢子在施布後,只能存活幾個月。再次施布真菌不只昂貴,而且不是個聰明的方法。但已經有其他團隊正在研究更好的方法施布孢子,並試著延長孢子的活性。

資料來源:ScienceNow

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陸子鈞
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Z編|台灣大學昆蟲所畢業,興趣廣泛,自認和貓一樣兼具宅氣和無窮的好奇心。喜歡在早上喝咖啡配RSS,克制不了跟別人分享生物故事的衝動,就連吃飯也會忍不住將桌上的食物作生物分類。


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發炎性腸道疾病的獵奇療法:來一杯「鉤蟲卵」吧!——《我們為什麼還沒有死掉?》

麥田出版_96
・2021/10/24 ・2290字 ・閱讀時間約 4 分鐘

• 作者/伊丹.班—巴拉克
• 譯者/傅賀

上一節,我提到了犬蛔蟲,我好不容易才忍住沒有提另外一種寄生蟲:蠕蟲。這類寄生蟲成員眾多,個個都是入侵或躲避免疫系統的行家,牠們有許多花招可以幫助牠們在人體內存活下來、繁榮昌盛。牠們之所以需要這些花招,是因為作為寄生蟲,牠們的個頭太大了,免疫系統不可能看不到牠們。即使是較小的蠕蟲物種,也有幾公釐長,跟病毒或細菌比起來,可謂龐然大物。

蠕蟲感染者的腸道 X 光照片,圖中黑線都是蠕蟲。圖/WIKIPEDIA by Secretariat

在世界上許多較貧窮的地區,由於衛生條件較差,蠕蟲帶來了無盡的痛苦:據統計,世界上約四分之一的人口感染了某種類型的蠕蟲。衛生機構正在嘗試使用預防、清潔的手段和抗蟲藥物來緩解疫情。與此同時,在已開發國家,人們已經成功消滅了蠕蟲疾病。

也許有點過於成功。

免疫反應有幾種不同的形式。我們理解得最透徹的兩種是 Th1 和 Th2(Th 代表輔助 T 細胞,這是一種重要的 T 細胞)。它們的細節比較複雜,但大體畫面是這樣的:這兩種反應處理的是不同類型的感染——Th1 類型的輔助 T 細胞會向吞噬細胞和胞毒 T 細胞發出啟動訊號。聽到「集結號」之後,這些細胞會追蹤並摧毀任何被病毒或特定細菌感染的人類細胞。與此相反,Th2 反應是直接攻擊那些尚未入侵人體的病原體,Th2 細胞會啟動一種叫作嗜酸性球(eosinophils)的免疫細胞,來殺死蠕蟲。只要一種 Th 反應上調,另外一種就會下調。這種機制是合理的,因為這樣可以節約身體的資源,並降低免疫反應的副作用。

TH2 細胞(左)正在被 B 細胞(右)活化。圖/WIKIPEDIA

蠕蟲激發的正是 Th2 反應。有人因此認為,此消彼長,在那些蠕蟲病發病率較高的國家,過敏反應( Th1)的概率恰恰因此更低。(在過去幾十年裡,已開發國家裡出現過敏反應的人越來越多)。流行病調查顯示:蠕蟲越是肆虐,過敏反應就越少。

蠕蟲採取的各種躲避和反擊策略,以及牠們的存在本身,都會對免疫系統產生影響。一個效果就是牠們會抑制發炎反應——要知道,世界上有許多人巴不得他們的發炎反應受到一點抑制呢。

因此,許多患有慢性自體免疫疾病(比如,發炎性腸道疾病)的人現在正在接受蠕蟲療法(用的是鉤蟲),針對其他發炎疾病的臨床治療也正在測試。

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鉤蟲, 被用在慢性自體免疫疾病的蠕蟲療法 。圖/WIKIPEDIA

這聽起來有點怪誕:有人竟希望——不,堅持要——被寄生蟲感染。他們向醫生求助,醫生給他們的藥是一小杯鉤蟲卵,然後他們就喝下去了。在他們的胃裡,這些卵會孵化,幼蟲會爬出來。然後,不知怎的,患者就感覺好多了。當然,鉤蟲不會存活很久(醫生選擇的物種並不會在人體腸道內存活很久,否則就會有新的麻煩了),因此,過一段時間,患者又要接受新一輪的感染,以維持免疫系統的平衡。

當然,如果我們可以不用蟲子(比如使用其中的有效成分,類似某種「鉤蟲萃取物」的藥物)就可以治療疾病,那就更好了。但是,目前還沒人知道到底哪些成分重要——而且似乎要見效,必須要用活的蠕蟲。

為了解釋關於蠕蟲的這個情況,研究人員提出了「老朋友假說」(old-friends hypothesis),這是「衛生假說」的一個改良版。你也許聽說過「衛生假說」,它已經流傳了很長一段時間,但直到一九八九年才由大衛.斯特拉昌(David Strachan)正式提出。他進行的流行病學調查顯示,那些在農場裡或田野邊上長大的孩子要比那些在城市裡長大的同齡人更少患上過敏。從此之後,「衛生假說」就被用於描述許多不同的觀念,其中一些得到了研究支持,而另一些則沒有。

總的來說,老朋友假說的大意是,人類的免疫系統是在一個充滿微生物的世界裡發育的,我們經常要跟許許多多的微生物打交道。我們已經看到了免疫系統跟腸道微生物的密切聯繫,但是這樣的親密關係也可能會擴展到病原體。免疫系統已經對一定程度的接觸和較量習以為常了。現代西方社會,是人類有史以來最愛清潔、刷洗、消毒的階段,我們受感染的機會大大減少——但這破壞了免疫系統的平衡。我們的免疫系統習慣了跟某些病原體對抗,一旦沒有了對手,它就會工作失常。因此,嬰兒和小朋友也許最好要接觸一點髒東西。

現代社會,是人類有史以來最愛清潔及消毒的階段,我們受感染的機會大大減少,但這破壞了免疫系統的平衡。圖/Pixabay

顯然,你不希望你的孩子臉上有霍亂弧菌,雖然研究人員在二○○○年發現結核病對預防氣喘有幫助,但這並不意味著你要讓孩子染上結核。但是「髒東西」裡含有許多常見病原菌的減毒突變株(不再那麼有害),這可能對孩子的身體有益。沒有它們,孩子日後也許更容易患上免疫疾病——比如過敏和自體免疫病。

問題是,要多乾淨才算乾淨,要多髒才算髒呢?抱歉,我真的不知道答案。

——本文摘自《我們為什麼還沒有死掉?》,2020 年 9 月,麥田

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麥田出版_96
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1992,麥田裡播下了種籽…… 耕耘多年,麥田在摸索中成長,然後努力使自己成為一個以人文精神為主軸的出版體。從第一本文學小說到人文、歷史、軍事、生活。麥田繼續生存、繼續成長,希圖得到眾多讀者對麥田出版的堅持認同,並成為讀者閱讀生活裡的一個重要部分。
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