運用化學或生物屏障，跟蚊子玩躲貓貓：除了防蚊液，我們還有什麼？

以往病媒蚊研究中，人類志願者及受試動物，得犧牲小我以造福蒼生。活生生地，讓蚊子叮咬並吸食他們的血液。現在，美國科學家用充滿動物血液的水凝膠餵蚊子；將來或許還能改為填充蛋白質營養液。^[1]從此以後，科學家便能像主持以酒代血的天主教感恩祭，慷慨地對蚊子說：「你們大家拿去喝，這一杯就是我的血，新而永久的盟約之血，將為你們和眾人傾流，以赦免罪惡。」^[2]

餵食蚊子的水凝膠

1944 年科學家 Samuel Gertler 合成的化合物 DEET（中譯「待乙妥」或「敵避」），在二戰期間被美軍用來驅蚊。^[3]之後各種防蚊成份的研究過程，仍免不了仰賴人類和動物的活體貢獻。隨著近年 3D 列印與生物相容水凝膠的技術發展，開發替代品的時機逐漸成熟。理想上，餵食蚊子的水凝膠製品，要具備高解析度的 3D 列印血管、擴散於組織中的血液、對多種蚊子的吸引力、低廉的成本，以及較少的動物實驗倫理問題。此外，最好還能搭配一組攝影器材，與相應的數據運算模型。^[1]

2023 年 2 月，美國研究團隊於《前沿生物工程與生物科技》（Frontiers Bioengineering and Biotechnology）期刊上，介紹他們一體成形的嘗試成果。^[1]

水凝膠的「食譜」

類似於做捲心酥，要先調配麵糊，烘烤定型，才能在裡面填充內餡。此實驗的第一個步驟，是製作稍後能注入血液，或者其他液體的水凝膠。研究團隊先把適當比例的聚乙二醇二丙烯酸酯（PEGDA）、明膠甲基丙烯（GelMA）、甘油（glycerol）、LAP 光敏劑與檸檬黃食用色素（tartrazine），混合在一起。^[1]透過數位光源處理（digital light processing），使原料遇光固化，將內有曲折空管的水凝膠薄片，3D 列印出來。^{[1, 4]}每批產出3份水凝膠，費時約 23 分鐘。^[1]

接著，成形的水凝膠，被丟進磷酸鹽緩衝生理食鹽水（phosphate buffered saline），浸泡至少 2 天。這段期間內，多餘的色素會不斷流出，所以要勤換水，直到水質清淨。上述從頭到尾的程序，一旦商業量產，成本即可降低。如果在無菌環境中製造，還能冷藏儲存數月。^[1]

注入液體

再來，就要幫捲心酥灌多元口味的內餡了。科學家購買了雞、羊和牛，已經去除凝血功能的研究級脫纖血（defibrinated blood）。^{[1, 5]}依照要進行的實驗，將這些血液或是其他液體，裝進針筒。接著，用注射泵浦（syringe pump）和管路，將針筒裡的內容物以 100 μL/min的速率，推進水凝膠裡。此實驗過程中，一支針筒透過管路，最多連接 6 份水凝膠。^[1]

蚊子實驗

美國科學家將多塊水凝膠，分別放置於幾個玻璃罩內。每個罩子裡，引進 20 至 30 隻母蚊子，當作主要的觀察對象。^[1]由於母蚊子吸血是為了產卵，所以裏頭還加上幾隻公蚊子作陪，來促進其食慾。^{[1, 6]}攝影機全程對準水凝膠，記錄蚊子的活動，時間總長約 30 至 45 分鐘。^[1]基於個別實驗的目的，方法設計上稍有差別：

1. 餵食觀察：使用充滿血液的水凝膠餵食蚊子，調整溫度與設備，替換蚊子的品種，並優化攝影機的紀錄。簡單講，就是做不同的嘗試，為後面的實驗打好基礎。^[1]
2. 食物選擇：為蚊子奉上動物血液、紅墨水和磷酸鹽緩衝生理食鹽水，三種「口味」的水凝膠，並貼心熱菜到37°C。後二者沒什麼營養價值，單純想看牠們好不好騙。^[1]
3. 防蚊成份：3個玻璃罩裡，血液飽滿的水凝膠，都溫熱至37°C，但分別為沒塗料、塗抹DEET，以及敷上一層檸檬尤加利油（lemon-eucalyptus oil）萃取物。測試蚊子會不會因為外層的化合物，放棄吸食水凝膠裡的血液。實驗重複5次，受試的蚊子也每次更換。^[1]

結果與展望

餵食觀察的錄像，歷經截圖、挑選、標註和校正等程序，成果被拿來訓練電腦找蚊子。於嘗試及調整後，此運算模型不僅能辨識影片中的蚊子，還會分別「未進食」與「進食中或吸飽血」的腹部形狀，平均準確率高達 92.5%。這個模型，馬上被運用在後面的實驗裡。^[1]

在選擇食物時，紅墨水和磷酸鹽緩衝生理食鹽水，顯然騙不過受試的蚊子；牠們唯獨吸食有動物血液的水凝膠。未來研發蛋白質營養液時，也可以用雷同的方式，評估蚊子的接受程度。為了引誘牠們，以後也能加碼在水凝膠上，塗抹真實皮膚會有的化學物質，並且在附近散佈二氧化碳。若是成功了，成品就能在其他病媒蚊實驗中，替代動物血液。如此便減少血液傳播疾病的風險，^[1]以及使用動物血液的倫理問題。

另一個實驗的 DEET 和檸檬尤加利油萃取物，一如預期地令蚊子完全不想靠近。倒是沒塗料的對照組，卻意外只有 13.8% 的低餵食率。科學家覺得應該歸咎於水凝膠太小，有些蚊子擠不進去。將來製作時，得加大表面積。^[1]

整體而言，論文的第一作者 Kevin Janson 博士，很滿意這個自動分析功能，迅速又穩定的運算模型。在研究驅蚊效果方面，身為論文作者之一的 Omid Veiseh 教授，則認為他們的設計，未來也可以用於測試其他化合物。至於病媒蚊的品種，此實驗主要採用的，是會傳播黃熱病（yellow fever）、登革熱（dengue fever）和茲卡熱（Zika fever）的埃及斑蚊（Aedes aegypti）。另一位作者 Dawn Wesson 教授表示，假使想套用此模型跟設備，在習性迥異的野生品種上，就得再花時間研究。^[7]

參考資料

1. Janson KD, Carter BH, Jameson SB, et al. (2023) ‘Development of an automated biomaterial platform to study mosquito feeding behavior’. Frontiers Bioengineering and Biotechnology, 11:1103748.
2. 「教學方案」天主教台北總教區教理推廣中心（Accessed on 23 FEB 2023）
3. American Chemical Society. (20 JUN 2020) ‘N,N-Diethyl-m-toluamide (DEET)’. Chemistry for Life.
4. A Dowon, Stevens LM, Zhou K, et al. (2020) ‘Rapid High-Resolution Visible Light 3D Printing’. ACS Central Science, 6 (9), 1555-1563.
5. ‘Technical Support – FAQs’. Thermo Fisher Scientific. (Accessed on 23 FEB 2023)
6. Harrison RE, Brown MR, Strand MR. (2021) ‘Whole blood and blood components from vertebrates differentially affect egg formation in three species of anautogenous mosquitoes’. Parasites Vectors 14, 119.
7. Gillham AB. (09 FEB 2023) ‘Human test subjects may no longer be needed for mosquito bite trials thanks to invention of new biomaterial’. Frontiers Science Communications.

雖然，「友善蚊」聽起來可能像是《好餓的毛毛蟲》這本繪本的續作，但它其實是牛津昆蟲技術公司擁有的商標，代表一種經過基因改造的特殊蚊種，這種蚊子可以傳播引發登革熱、茲卡病和黃熱病的病原。

2002 年，牛津昆蟲技術公司培育出他們第一批友善蚊。這些接受基因改造的蚊子，體內含有一種自殺基因。自殺基因一旦啟動，就會干擾蚊子的細胞活動，造成蚊子死亡。這間公司很聰明，沒把這種經過基因改造的蚊子取名為「自殺蚊」之類的愚蠢稱號，銷售基因改造產品的公司最不需要做的事情，就是給自家產品取個嚇人的名字。

現在，這間公司在實驗室進行培育，生產數百萬隻經過基因改造的友善蚊。在許多爆發相關病媒蚊疾病的地點，這些蚊子已經被釋放到野外環境，例如在開曼群島上的一處特定地區，已經釋放了八百萬隻友善蚊。

友善蚊的自殺基因機制

這些大量釋放的友善蚊都是雄蚊，一旦可以自由飛翔，牠們就會做雄蚊總是會做的事：試著找雌蚊交配。假設交配成功，那麼友善蚊所有的後代都含有自殺基因。

自殺基因的表現會導致一種致命毒素在蚊子體內累積，造成友善蚊的後代在幼蟲期或蛹期階段就死亡。在開曼群島進行的試驗結果十分振奮人心，經過重複的野外釋放程序，在一個季度的時間內，研究人員偵測到的蚊卵數量減少了百分之八十八，體內攜帶病毒的蚊子數量則是減少了百分之六十二。

這些經過基因工程改造的小昆蟲之所以是一種相當好的技術解決方案，原因有很多，除了自殺基因以外，友善蚊還會把一種特定螢光蛋白質的譯碼基因傳給後代。在野外，研究人員可以利用螢光來辨認哪些蚊子繼承了友善蚊經過改造的遺傳物質。

經過基因改造，自殺基因已經安置在友善蚊的基因體裡，成為正向迴路的其中一部分。自殺基因一旦啟動，就會開始提升自身的表現量，意味著在蚊子體內，有毒物質很快就會累積到致命程度。

控制友善蚊體內的自殺基因啟動

這項技術最美妙的地方在於它解決了很基本的問題。如果自殺基因是致命的，為什麼雄蚊在長大成年，被釋放到野外毀了雌蚊想當媽媽的夢想之後才會死？這是因為，培育了數百萬隻雄蚊的牛津昆蟲技術公司，有辦法控制牠們的飲食。

研究人員在給雄蚊吃的食物裡添加了四環素這種抗生素，四環素會和自殺基因結合，造成自殺基因關閉。自然界並沒有四環素這種物質，所以雄蚊到了野外之後，自殺基因才會啟動，而體內原有的四環素足夠牠們活著找到雌蚊交配。

至於繼承了自殺基因的後代，因為食物中不含四環素，所以無法關閉牠們的自殺基因。於是，這些遺傳了致命基因的蚊子就會死亡。

是破壞生態還是環境友善？

這項技術還有許多值得欽佩的地方，廣效性化學殺蟲劑的使用可能因此減少。用化學藥劑來滅蚊，人類很難徹底找到每一處雌蚊喜愛的小型積水空間。但尋找雌蚊這件事對經過基因改造的雄蚊來說不是問題，一億年來的演化已經讓牠們成為尋找雌蚊的大師。

牛津昆蟲技術公司只針對一種蚊子進行基因改造，所以其他不是病媒蚊的蚊子不會受到影響，這種蚊子並不是開曼群島的本土生物，而是透過人類活動意外引入當地。

這是一項自限性技術，一旦釋放到野外的雄蚊和牠們的後代都死亡，自殺基因就會從族群裡消失，一切都是為了把對生態系的破壞程度降到最低。

——本文摘自《竄改基因：改寫人類未來的CRISPR和基因編輯》，2022 年 1 月，貓頭鷹出版社。

• 作者 / 多明尼克．侯柯  (Dominique Roques)
• 譯者 / 韓書妍

「我從來搞不懂，這麼小小一片葉子，竟然可以產生如此強勁深濃的氣味。」奧利維耶 (Olivier) 驚嘆，他是我公司中的另一位香水大師。

這位業界之星憶道：「十八歲時，我經過坎城安提柏路 (rue d’Antibes) 上剛開幕的 Réminiscene 店面，因此認識了廣藿香。香氣飄到路的遠處，而且據說廣藿香可以掩蓋大麻的氣味，帶有悖德的感覺，因此更加誘人。他們的香水配方有一半都是廣藿香精油，從來沒有人能做到這種程度！」

奧利維耶是一九九二年發售的 Thierry Mugler 「天使」(Angel ) 香水的創作者，這款香水無疑獨具一格，廣受歡迎，被香水界視為革命性的作品。

這款作品源自對美食香調的狂戀，始終是全球最暢銷的香水之一。因為我們談到廣藿香，奧利維耶告訴我這件創作的起源：「品牌的香水負責人叫做薇拉，她想要一款充滿濃濃女人味的香水。

我以一件私人創作「帕楚」(Patchou) 為出發點，其中含有一半廣藿香和香草。我好愛這個香調，因此想方設法運用它。」奧利維耶了整整兩年的時間，每天努力將「帕楚」化為「天使」。他透過這款香水，描述提耶里．穆格勒 (Thierry Mugler) 在阿爾薩斯的童年回憶，加入帕林內、咖啡、蜂蜜香調，再加上香草，突顯黑醋栗和葡萄柚的香氣。「我選擇不要使用花香搭配廣藿香，而是透過美食香調為其增添難以抗拒的魅力。」

「天使」的配方最後維持單純，只有二十六種原料，一半是經典成分，並且保留四分之一的廣藿香，是相當可觀的劑量。奧利維耶分享他對精油的感受。

廣藿香帶有發霉、皮革、辛香料、菸草和腐植質氣味，幽暗肉慾的特質，能與任何木質調完美結合，男香女香皆適用，不分性別、超越香氛、撩人銷魂。

在辦公室裡，奧利維耶無法抗拒地拿出幾瓶廣藿香，浸潤試香紙。從第一張試香紙開始，印尼的田野回憶一口氣湧上我的心頭。

調香師表示暫停片刻，我們便開始嗅聞其他不同的部份，都是他正在創作的配方香調。他近乎低語地繼續說道：「森林地面、腐植質和氣味，也跟色彩有關。我一直覺得『天使』是藍色和黑色的。對我而言，廣藿香是黑色的。如果我想要在香水中加入黑色，就會使用廣藿香。」他的肺腑之言令我再度響起墨汁中的廣藿香。我喜歡調香師的觀點與黑色帶香氣墨汁的碰撞，墨汁會在紙上留下若有似無的氣息。

一如所有香水界人士，奧利維耶仍清楚記得最近一次發生在二〇〇八年的廣藿香危機。自從一九七六年的事件後，印尼生產組織的脆弱，導致多起重大危機發生，同樣令業界餘悸猶存。

移居者手工蒸餾葉片是以數萬名小農為基礎，總是會經過一連串收購人才到達出口商手中。在葉片價格長期過低的情況下，只要遇到其他獲利更高的機會，農民就放棄種植廣藿香。再加上惡劣的天候條件，這番處境引發了一九九八年和二〇〇八年的嚴重危機。相隔十年，由於兩年之間太晚發現精油短缺和飆高的天價，導致相同局面再度重演。

各種配方中，廣藿香無所不在，卻是眾人關心的焦點。買家們總會開玩笑說：「香水界只要廣藿香順利，一切就順利！」很不幸地，二〇〇八年由於幾週內價格翻了數倍，廣藿香再也不順利了。香水業界深受其苦，震驚於業界竟然再一次受農夫心情、投機商人的長期惡習以及印尼氣候的左右。業界下定決心要由內而外重新整頓策略。對買家來說，再也無需及時生產，所有大型用戶都有足量庫存，再也不愁沒有廣藿香精油了。

——本文摘自《香氣採集者：從薰衣草、香草到澳洲檀香與孟加拉沉香，法國香氛原料供應商走遍全球，發掘品牌背後成就迷人氣息的勞動者與風土面貌。》，2021 年 10 月，積木文化。