应用沃尔巴克氏体通过种群替换阻断蚊媒病的传播

由蚊类传播的疾病每年造成人类大量的病例和死亡,然而包括登革热一类的重要蚊媒病至今尚无有效的疫苗用于预防。由于传统的、依赖化学杀虫剂的蚊媒控制方法正面临不断增长的昆虫抗药性和对环境的污染问题,探索对蚊媒的可持续性防治手段正成为目前研究的热点。沃尔巴克氏体可以导致宿主产生胞质不相容现象,并能诱导蚊媒产生对多种人类病原体的抗性,因此基于沃尔巴克氏体的蚊媒种群替换在理论上可以阻断蚊媒病传播。相比于其他生物防治方法,该方法具有低成本、可持续以及环保等特点,已在多个国家开展实地测试,它也是目前最具潜力的蚊媒病生物防治手段之一。

沃尔巴克氏体控制媒介伊蚊的应用及前景

近年来,沃尔巴克氏体作为一种新型微生物农药,已在世界多地蚊媒疾病流行地区的蚊媒防控现场崭露头角。沃尔巴克氏体在宿主媒介伊蚊体内诱导不育和抗病特性,使其在应用中产生种群压制和种群替换两种不同的防治模式。本文综述了近年世界范围采用这两种防治模式释放人工转染媒介伊蚊(埃及伊蚊和白纹伊蚊)研究转化及现场应用经验,评估在应用中生物安全风险及经济效益,并展望此技术在未来蚊媒疾病防控相关公共卫生领域的应用潜力。

沃尔巴克氏体技术控制蚊媒病研究概述

沃尔巴克氏体是一类存在于节肢动物和线虫体内的共生菌，感染了沃尔巴克氏体的蚊虫会出现胞质不相容性和对某些人类病原体的抗性。采用胚胎显微注射的方法使蚊虫感染特定的沃尔巴克氏体，可以通过种群压制和种群替换的途径控制蚊虫的数量，并切断登革热和疟疾等蚊媒病的传播。

基于昆虫共生菌沃尔巴克氏体的蚊媒和蚊媒病控制研究进展

沃尔巴克氏体(Wolbachia)是一种在自然界节肢动物体内广泛存在、能经卵传递的革兰阴性胞内共生菌。估计约65%的昆虫种类和28%的蚊虫种类天然携带沃尔巴克氏体。当携带沃尔巴克氏体的雄蚊与不携带或者携带不同沃尔巴克氏体型的雌蚊交配,雌蚊产的卵将不会孵化,该性状称为胞质不相容性(cytoplasmic incompatibility,CI)。胞质不相容性赋予携带沃尔巴克氏体的雌蚊生殖优势,从而使其可以扩散到蚊群中去;同时沃尔巴克氏体在蚊媒体内能对多种人类病原体(如登革热病毒、黄病毒和疟原虫等)产生抗性。基于以上特性可建立2种虫媒病控制的新策略:①将野生的传病蚊媒改变成对人类病原体具有抗性的蚊虫,从而阻断蚊媒病的传播(种群替换);②持续诱导引起胞质不相容性的交配,从而压制或区域性根除传病蚊媒(种群压制)。

基于沃尔巴克氏体的蚊媒和蚊媒病控制的生物安全性

沃尔巴克氏体是无脊椎动物胞内专性寄生、可经卵传递的胞内革兰阴性共生菌。用沃尔巴克氏体控制蚊媒及蚊媒病的原理是基于其所诱导的胞质不相容性和对病原体的抗性。沃尔巴克氏体对蚊媒病原体具有广泛抗性,其直径大于蚊虫唾液腺管直径,不能通过蚊虫叮咬感染人体或哺乳动物;反复受到沃尔巴克氏体感染蚊虫叮咬的人血中未检测到抗沃尔巴克氏体抗体。沃尔巴克氏体仅在宿主细胞内生存,不能在培养基内和环境中独立生长;它不产生孢子,不含质粒,不随宿主死亡而分解扩散至环境;它不会横向传播至生活在同一生境中的其他节肢动物。捕食沃尔巴克氏体感染的蚊幼虫和成虫的节肢动物不能通过捕食而获得感染;基于沃尔巴克氏体的蚊媒和蚊媒病控制所产生的生物安全风险几乎可以忽略。