两种抗疟疾基因武器取得了令人鼓舞的结果
约翰霍普金斯大学彭博公共卫生学院疟疾研究所的研究人员的两篇新论文报告了非常有前途的疟疾防治策略的成功。疟疾每年仍导致40多万人死亡，其中大部分是撒哈拉以南非洲地区5岁及以下的儿童。
这两项研究发现了对疟原虫的耐药性可以通过不同的方式传播到蚊子种群中，这可能为开发自传播疟疾控制策略开辟了道路。这一特点的优点是不需要持续使用杀虫剂和蚊帐等疟疾控制措施。
一组研究人员发现了一种细菌这种病毒可以在携带疟疾的蚊子中迅速传播并长期存在。这种转基因菌株能强烈抑制疟疾寄生虫的发育，使蚊子将这些寄生虫传播给人类的可能性大大降低。
另一个研究小组发现，通过改变蚊子的择偶偏好，一种增强携带疟疾蚊子免疫系统的基因改造不仅能抑制蚊子体内的疟疾寄生虫，还能在测试群体中迅速传播。
疟疾是由女性传播的按蚊携带疟疾寄生虫．除了蚊帐和杀虫剂等传统方法外，一种有希望预防疟疾的方法是改造蚊子，使它们不再能够将寄生虫传播给人类。
这些新发现可能会导致细菌和蚊子的繁殖，这些细菌和蚊子将被释放到野外的蚊子种群中，并会自我繁殖，以减少疟疾流行地区的疟疾传播给人类。这些策略是相互补充的，将与蚊帐和杀虫剂等一起使用，以减少疾病的传播。
这两篇论文将发表在9月29日的《美国周刊》上科学．
细菌vs寄生虫
发现这种感染蚊子的新菌株是一个偶然事件。布隆伯格学院分子微生物和免疫学系教授、疟疾研究所(JHMRI)成员、资深作者Marcelo Jacobs-Lorena说:“当我们正在研究一种不同的细菌时，项目中的一名研究人员碰巧在我们的蚊子卵巢中发现了细菌菌落的证据。”“这很不寻常——通常我们只在蚊子的肠道中发现细菌。”
他的团队很快将这些奇怪的微生物定性为一种沙雷氏菌属细菌，并给它们命名沙雷氏菌属AS1。
雅各布斯-洛雷纳和其他研究人员一直在开发基因工程细菌，可以感染蚊子种群，杀死蚊子携带的疟疾寄生虫，而不伤害蚊子本身。让这种细菌有效地传播一直是一个关键挑战，但实验显示沙雷氏AS1几乎是完成这项任务的完美人选。Jacobs-Lorena和他的同事们发现，与其他感染蚊子的细菌不同，沙雷氏AS1菌在交配过程中很容易从雄性传播给雌性雌蚊给他们的后代。这种细菌还能稳定地在蚊子的肠道中定居，而蚊子的肠道正是疟原虫生长的地方。
在一个实验中，科学家们使用沙雷氏菌属含有as1的糖诱饵感染雄性和未交配的雌性，这只占蚊子测试群体的5%，并发现在下一代中，这种菌株存在于100%的幼虫和成蚊身上。研究人员对这种蚊子种群又进行了两代的跟踪调查——大约一个月的时间——发现这种细菌仍然无处不在。结果表明，沙雷氏菌属AS1细菌很可能在野生蚊子种群中传播并长期存在。
科学家修改了沙雷氏菌属通过添加实验室开发的五种有效抗疟疾蛋白质的基因，从而获得AS1。在这些抗疟疾蛋白质的作用下，这种细菌强烈抑制了定植蚊子体内疟疾的发展，与不含这种转基因细菌的蚊子相比，这种细菌使早期寄生虫(卵母细胞)的水平降低了90%以上。
进一步的实验表明，改性的沙雷氏菌属AS1细菌对蚊子的寿命或生育能力没有显著影响。经过改造的细菌似乎还能够在最常见的传播疟疾的蚊子身上定植，而这种细菌分泌的抗疟疾蛋白质可以抑制最常见的疟疾寄生虫。
“到目前为止，所有迹象都表明，这些抗疟疾蛋白质对疟疾寄生虫普遍有效沙雷氏菌属携带它们的AS1细菌可以进入任何携带疟疾的蚊子物种，”雅各布斯-洛伦纳说。
他和他的同事们现在计划在疟疾研究所位于赞比亚Macha的“蚊子之家”研究设施进行小规模实验室实验之后，进行更大规模的实验。在那之后，科学家们希望能够释放沙雷氏菌属AS1细菌在一个孤立的，类似岛屿的环境中，研究微生物是如何在野生蚊子中传播的。
抗疟基因改变择偶偏好，从而在蚊子种群中迅速传播
在第二项研究中，由彭博学院分子微生物学和免疫学教授George Dimopoulos领导的团队对传播疟疾的DNA进行了微小的修改按蚊蚊子增强了昆虫体内免疫基因的活性。增强的免疫力使蚊子更能抵抗疟疾寄生虫的感染，因此不太可能传播疟疾寄生虫给人类。
这个结果是意料之中的。没有预料到的是，在转基因和未转基因的野生型蚊子的混合种群中，转基因蚊子将它们的转基因基因传播给后代的效率异常高。
通过调查这一令人惊讶的结果，迪莫普洛斯和同事们发现，增强蚊子的免疫基因也增强了它们对细菌的防御能力，减少了正常的细菌负荷，改变了蚊子肠道和生殖器官中细菌种类的正常组合。这种昆虫“菌群”的变化反过来又导致了交配偏好的变化，例如，转基因雄蚊开始喜欢未转基因的野生型雌蚊，而野生型雄蚊开始喜欢转基因雌蚊。
迪莫普洛斯说:“我们相信，通过改变微生物群，我们就能改变转基因蚊子的气味，进而改变它们的择偶偏好。”“在这种情况下，这是交配偏好的完美改变，因为它使蚊子在争夺配偶时产生转基因后代的机会最大化。”
值得注意的是，DNA修饰只涉及到蚊子自身基因活动的改变，而不是外来基因的引入。其他实验室正在开发一种不同的方法，通过复杂的“基因驱动”DNA修饰将蚊子基因修饰释放到测试人群中。这些基因基本上覆盖了正常的遗传动力学，迫使新基因进入交配蚊子的近100%的后代。虽然基因驱动很有潜力，但由于其人为性、复杂性和长期不稳定性的潜力，仍然存在争议。
迪莫普洛斯和他的同事们的发现表明，即使是一个细微的基因改造，仅仅是提高现有基因的活性，也可以迅速传播到蚊子种群中，而不需要复杂的基因驱动系统。然而，这两个系统也可以结合起来，以最大限度地扩大抗疟疾蚊子的传播。
迪莫普洛斯改良的蚊子种群现在已经在他的实验室里生活了7年多，并保持了对蚊子的高水平抵抗力疟疾一直以来，没有任何明显的副作用基因改造．“这些蚊子在进食行为或其他任何值得关注的事情方面都没有改变，”迪莫普洛斯说。
迪莫普洛斯和他的同事们现在计划在更大的环境中研究基因改造的效果，比如该研究所在赞比亚的蚊子屋。
