夏季已至，蚊虫繁育进入高发期，不少人又要收“红包”了。是否有办法从源头干预，改变人们被蚊子“围攻”的局面？
日前，南方医科大学公共卫生学院教授、热带医学研究所所长陈晓光的一项研究引发热议。蚊子按性别分为雌蚊和雄蚊，只有雌蚊能吸血传病。陈晓光团队通过基因编辑技术，将雌性白纹伊蚊“改造”成雄性，并通过蚊虫繁育逐代减少雌蚊占比，从而有望降低登革热、基孔肯雅热等蚊媒传染病的发病率。
当前，该团队正在探索如何将这项“黑科技”应用于野外。多位受访专家表示，让蚊子变性的构想对蚊媒传染病防控有积极意义，但需进一步考量这种做法是否会对物种多样性、生态稳定性造成影响。
陈晓光教授（中）的研究团队 图/受访者提供
寻找雄性决定基因
登革热、基孔肯雅热、寨卡病毒病等一众蚊媒传染病的传播媒介是伊蚊，伊蚊主要包含埃及伊蚊、白纹伊蚊。对陈晓光来说，将研究对象锁定在白纹伊蚊是一个基于现实的决定。
他对《中国新闻周刊》介绍，在国际上，埃及伊蚊是最主要的媒介蚊虫，具有分布广、传病能力强的特征。但对我国来说，埃及伊蚊的分布区域十分有限，白纹伊蚊是最需要防范的媒介蚊虫。
2010年前后，陈晓光团队便开始启动白纹伊蚊变性的相关研究。为了让白纹伊蚊变性，首先要读懂它的基因组“天书”。彼时，国际科学家已对几个蚊种的基因组进行解码，但白纹伊蚊的基因组却迟迟未被破译。
澳大利亚墨尔本大学生物科学学院教授阿里·霍夫曼对《中国新闻周刊》表示，白纹伊蚊的基因组较大，其大小约为黑腹果蝇基因组的8倍。“我们惊讶地发现，与人相比，白纹伊蚊的基因组大小是人类基因组的三分之二，这意味着破解其基因组的工程量很大。”陈晓光说。
破译基因组“天书”的过程中，由于当时的手段还无法对长的基因组序列测序，陈晓光团队便将白纹伊蚊的基因组切成短片段，然后再将其拼接成完整序列。陈晓光称，基因组组装就像拼积木，白纹伊蚊基因组含有65％的重复片段，也就意味着这些是外观一样的积木，增加了组装难度。只有加大测序深度，才能将重复片段放在正确的位置。
白纹伊蚊基因组还具有很高的杂合度。“对于人类来说，父亲姓张，母亲姓李，孩子的基因组基本就来自张姓和李姓家族。但对于蚊虫来说，可能这一代是‘赵钱孙李’，下一代却是‘周吴郑王’。这种基因来源的随机组合导致测序过程中很难将蚊子的基因组分析清楚。”陈晓光说。
为了解决这一难题，陈晓光团队决定让白纹伊蚊“近亲结婚”，通过让后代持续与其兄弟姐妹交配，达到纯化白纹伊蚊基因组的目的。陈晓光说，人类近亲结婚会增加遗传病出现的概率，这在白纹伊蚊身上也显现出类似情况。“白纹伊蚊通常一个月就可以繁育一代，但我们在实验中观察到，当白纹伊蚊‘近亲结婚’到第五六代时，需要两三个月才能完成下一代的繁育，且蚊子看起来病恹恹的。”最终，通过近两年的纯化，陈晓光团队获得了满意的白纹伊蚊品系。
在此基础上，要实现白纹伊蚊变性，关键要找到决定其成为雄性的钥匙，也就是雄性决定基因。通过对比雄性和雌性白纹伊蚊的基因组序列，陈晓光团队筛选出了100多个只存在于雄蚊的基因。“除了雄蚊专属外，由于蚊卵在胚胎早期就已完成了性别决定，雄性决定基因还应具有能在胚胎早期表达的特点。”陈晓光说，于是，团队从100多个基因中又挑出了17个“候选者”。
真正的雄性决定基因应满足将其在雄蚊基因组敲除后，原本应发育为雄蚊的蚊子变成了雌蚊；同时，将其打入雌蚊胚胎后，能发现雌蚊发育为雄蚊。这种变性不只停留在外部形态。团队成员将17个候选基因分别进行上述操作后，确定了Nix是白纹伊蚊的雄性决定基因。
陈晓光解释称，白纹伊蚊的雄性决定基因Nix有4种表达形式，在不同时间、空间会呈现出不同表达形式。团队进一步研究发现，只有Nix基因在某两种特定表达形式时，白纹伊蚊才能实现雌蚊向雄蚊的转变。
是否影响生物安全性？
经过变性得来的雄性白纹伊蚊在蚊群中的竞争力如何？陈晓光告诉《中国新闻周刊》，这类雄蚊的翅膀长度、体重都胜于野生白纹伊蚊雄蚊，因此，具有较强的交配竞争力。同时，变性得到的雄蚊在生长发育速度上也比野生雄蚊快6—8小时。
“我们一直在思考，如何实现雄蚊越来越多，雌蚊越来越少，达到防控蚊媒传染病的目的。”陈晓光介绍，团队目前采用了基因驱动技术，通过基因编辑构建“雄性决定基因扩散器”，将其在胚胎早期打入蚊子的基因组中，使雄性决定基因在白纹伊蚊种群中加速遗传。实验发现，引入基因驱动技术后，每一代蚊子的后代中，雄蚊占比都达到了75％。
这种做法叫种群压制。陈晓光说，传统的种群压制是通过辐射等方式使雄蚊绝育，绝育后的雄蚊与野生雌蚊交配后，雌蚊产下的蚊卵无法孵化，进而达到数量控制的目的。但这种情况下，也出现了绝育雄蚊竞争不过野生雄蚊的情况，因此要大量释放才能以量取胜。“通过基因驱动，我们发现在基因驱动雄蚊和野生蚊群初始数量相同的情况下，前者可以迅速取代野生雄蚊，而且这样得到的白纹伊蚊能繁衍出可育后代，不需要源源不断地去释放。”
基因驱动雄蚊占据绝对数量优势的情况下，雌蚊会不会随着蚊群繁衍逐渐消失，蚊群的生态稳定性又该如何保障？
陈晓光认为，从当前实验结果来看，引入基因驱动雄蚊会改变白纹伊蚊种群的雌雄比，但其对生物安全性的影响在可控范围内。“这种做法的基因插入位点、操作流程都是清楚的。同时，变性得到的雄蚊只有和雌性白纹伊蚊交配才能产生可育后代，不会给自然界带来未知的新物种。”
霍夫曼对《中国新闻周刊》表示，蚊子种类繁多，其中许多蚊种为蜻蜓、小型鱼类等物种提供食物，即使失去了白纹伊蚊，自然界中仍会存在其他类似的食物来源。但将这项研究推广到野外仍面临挑战。通常情况下，白纹伊蚊的雄性基因表达会受到环境的影响。此外，白纹伊蚊种群也可能随时间发生进化，这可能会导致基因驱动技术逐渐失效。
“我们正在与相关部门探讨，下一步，看是否能找到像小岛这样的相对封闭的环境，将基因驱动的雄性白纹伊蚊释放，测试这种做法的有效性和安全性。比如小岛上原本有一万只白纹伊蚊，我们可以放三万只基因驱动雄蚊。两个星期或一个月后，再来观察白纹伊蚊种群的幼虫和成蚊的情况，从而判断‘转雌为雄’、基因驱动的效果及生物安全性。”陈晓光说。
苏州大学苏州医学院基础医学院教授刘文权认为，利用基因编辑技术让蚊子变性的方法可以从源头破坏蚊子繁殖能力，从而实现控制媒介蚊虫数量、防治蚊媒传染病的目标。目前该方法离实际应用还有相当一段距离，其有效性和安全性需经过反复论证和评估。
控蚊的目的是降低蚊媒传染病的发病率。陈晓光表示，尽管当前学界研究了许多方法干预蚊媒传染病，但每年蚊媒传染病还是会在局部地区流行。究其原因，一方面，是蚊子超强的繁殖能力，一只雌蚊就可以产上千只后代；另一方面，蚊子普遍具有很强的耐药性。
刘文权认为，防控蚊媒传染病的关键在于疫苗研发。此外，国内学者也从野外蚊子体内发现了某些共生微生物，这些微生物能阻断登革病毒在蚊体内的传播，从而降低蚊子的传病能力，这也给防控蚊媒传染病提供了一个新方向。
（中国新闻周刊）
