借刀殺人之利用細菌防治登革熱

根據最新發表在《自然》雜誌上的兩篇研究報告,發現沃巴赫氏菌Wolbachia;譯註:一種共生性立克次體)能夠阻止登革熱病毒在蚊子體內的傳播以及入侵野外帶有病原的蚊子族群。這個新的研究發現能夠減少住在疫區高達2.5億人口被感染的機會,並且有可能應用到其他蚊子傳播的疾病,例如瘧疾與黃熱病。


未參與該研究的密西根大學醫學昆蟲學家,奚志勇(Zhiyong Xi)博士說:「這是一大進步而且讓人非常興奮!雖然抗病的蚊子先前已經在實驗室裡建立,但是這是首次在野外環境成功地應用。」

數年前,研究人員將實驗室裡的蚊子感染沃巴赫氏菌,發現會降低蚊媒登革病毒的傳播。登革熱主要流行於熱帶地區,得到登革熱的病人會有高燒、紅疹和關節疼痛的症狀。沃巴赫氏菌到底是怎麼減低病毒傳播的機制目前都還不清楚,澳大利亞蒙那許大學的生物學家歐尼爾教授(Scott O’Neill),同時也是這個研究的共同作者說:「沃巴赫氏菌可能會霸佔病毒複製時所需重要的脂肪酸,或是提早誘發蚊子的免疫系統而偵查到病毒的入侵。」抗病的蚊子可望被用來降低蚊媒疾病的傳播。

但是,讓野外族群的蚊子受到沃巴赫氏菌的感染是非常困難的。沃巴赫氏菌通常會在野外傳播,不過只能夠從母親的生殖細胞傳給下一代(譯註:垂直傳播)。當研究人員將沃巴赫氏菌直接注射到蚊子體內,並沒有辦法讓細菌進到蚊子的卵裡,沃巴赫氏菌也就無法傳給下一代的蚊子,因此沃巴赫氏菌便無法在族群中傳播。

現在,歐尼爾教授與他的同事發展了一個技術能夠讓沃巴赫氏菌進到生殖組織。該研究團隊先在果蠅體內培養沃巴赫氏菌,然後將被感染的細胞取出來進行體外培養,接著將這些帶菌的細胞注射到登革熱病媒埃及斑蚊(Aedes aegypti)的胚胎中。透過上面的方法處理而帶有沃巴赫氏菌的蚊子將不會傳播登革病毒。

更重要的是這些帶有沃巴赫氏菌的蚊子能夠代代相傳,因此當他們被釋放到野外的環境是能夠在整個族群中佔有一席之地。研究團隊將超過10萬隻帶有沃巴赫氏菌感染的蚊子釋放到澳洲凱恩斯附近的兩個城鎮進行試驗。經過幾個月之後,帶有沃巴赫氏菌的蚊子開始擴張他們的地盤,從城市裡捕捉到的蚊子有百分之八十到一百是這種帶菌的蚊子。

沃巴赫氏菌能夠順利地在野外傳播,是透過生殖優勢的操控:未受到沃巴赫氏菌感染的雌蚊與受感染的雄蚊交配後會產下無法發育的胚胎。由於這種細菌只能夠從媽媽傳給小孩,這樣的方式基本上會殺死沒有感染細菌的下一代,只有那些能夠從媽媽那裏得到細菌的蚊子才能夠存活。歐尼爾教授說:「經過一段時間後,細菌能夠間接地在蚊子的族群裡一代接著一代提高比例。」

但是,目前的研究尚且無法評估登革熱發生率是否確實下降;因為研究人員釋放受細菌感染的蚊子是在澳大利亞的一個只有零星爆發登革熱的地區,歐尼爾教授提到,他們下一步的試驗計劃,希望能夠在登革熱發生比較頻繁的地區,例如印度與越南,以提供更可靠的測量登革熱流行的改變。」

奚博士說:「使用帶菌的蚊子提供了一種便宜且永續的方式來減少疾病的傳播。這個方法的重要性是因為許多流行的疫區位於貧乏的國家。一旦你將他們釋放出去,細菌就可以自己開始傳播,跟農藥需要不斷地重新施用是不同的」。

歐尼爾教授說:「而且,這種策略對環境造成的風險較低,因為自然界裡的昆蟲有百分之七十原本就被沃巴赫氏菌感染。」

奚博士也提到:「這個方法能夠發展成減少其他病毒的傳染,甚至有潛力應用在傳播瘧疾的瘧蚊(Anopheles)身上。相關的實驗也發現瘧蚊受到沃巴赫氏菌後會降低瘧疾的傳播,但是困難之處是在於如何讓沃巴赫氏菌能夠穩定地在瘧蚊這個屬的昆蟲中代代相傳,如同歐尼爾教授與他同事在埃及斑蚊身上所進行的一樣。」

翻譯自:TheScientist: Dengue-Resistant Mosquitoes

相關報導:Nature: Bacterium offers way to control dengue fever

原始論文:

T. Walker, et. al, “The wMel Wolbachia strain blocks dengue and invades caged Aedes aegyptipopulations,” Nature, doi:10.1038/nature10355, 2011.

A. Hoffman, et. al, “Successful establishment of Wolbachia in Aedes populations to suppress dengue transmission,” Nature, doi:10.1038/nature10356, 2011.

這個研究是生物性防治蚊媒傳染疾病的突破!原本歐尼爾教授的團隊發現受到沃巴赫氏菌感染的蚊子,其壽命縮減一半,如此一來便可縮短病毒在蚊子體內增長的時間,造成無法有效傳播疾病以達到防治的成果。不過他們又找到另一個沃巴赫氏菌品系,其感染率較低並不會造成壽命與生殖力的下降,同時還發現被細菌感染的蚊子唾腺中,檢測不到登革病毒,進而可以降低登革熱的傳播。之後,他們進行大規模的野外釋放試驗,紀錄到受沃巴赫氏菌感染的蚊子成功取代原本野外的族群。綜合來說,澳洲研究團隊的突破在於順利以人工方式感染沃巴赫氏菌到蚊子的生殖細胞而讓細菌持續感染其他蚊子,利用細菌抑制病毒增長來阻止疾病的傳播,這個研究成功地將實驗室裡的研究成果進一步推廣到實際應用的層面!


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cacbug

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