广州建立目前世界上最大的蚊子生产基地抗击登革热

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1、广州建立目前世界上最大的蚊子生产基地抗击登革热（图）雄蚊有羽状的触角和分叉的口器。奚志勇团队目前释放 的只是携带沃尔巴克氏体的雄蚊。 培育盒壁上的蚊卵。广州市萝岗区高新技术产业开发区科学 城加速器园区的一栋大楼内，藏着目前世界上最大的蚊子工 厂。每周，这里生产出 50万甚至上百万只“绝育”蚊子， 被送往广州南沙沙仔岛释放。今年 3月12 日起，中山大学- 密歇根州立大学热带病虫媒控制联合研究中心奚志勇教授 团队，在沙仔岛陆续释放“绝育”蚊子，即携带新型沃尔巴 克氏体的白纹伊蚊雄蚊。这是沃尔巴克氏体技术控制蚊媒及 阻断登革热项目在国内的第一次田间试验，目前局部地区的 种群压制效果已经超过 90%

2、。放蚊子的技术活每个桶里装着 500 只左右的白纹伊蚊雄蚊，圆桶纱网上的棉花团浸泡着糖 水，在释放前给蚊子最后补充一次能量。“白蚊伊蚊活动高 峰期是从早上 7 点到晚上五六点，我们希望释放的雄蚊在这 期间能成为交配竞争的赢者。”7 月22 日早上7点半，韦迎 阳带着项目组工作人员，照例开着机动三轮车，车上装着几 百个塑料圆桶，每个桶里装的是 500只左右白纹伊蚊雄蚊。 前一天傍晚，它们就抵达沙仔岛。圆桶纱网上的棉花团浸泡 着糖水，在释放前将给蚊子最后补充一次能量。“白蚊伊蚊 活动高峰期是从早上 7 点到晚上五六点，我们希望释放的雄 蚊在这期间能成为交配竞争的赢者。”到达释放点，韦迎阳 和工作人

3、员打开密封的桶盖，被精心培育的蚊子马上就急不 可待地飞出，工作人员记录释放量和释放地点。释放点通常 选在植物繁茂的潮湿处，最适合雄蚊栖息并补充能量。“放 蚊子也是个技术活。”奚志勇介绍，目前团队仍采用通过笼 子人工释放的“原生态”方式，而以色列已有公司专门研究 如何在直升机上投放，并保证蚊子存活率。“我们还在研发 阶段，希望每个细节都能很精确地控制，知道笼子里有多少 只，每个地方要放多少只，这些数据可为下一步规模化应用 提供证据”。释放蚊子的现场试验，由奚志勇团队联合广州 市疾病控制中心一起开展。广州市疾病控制中心虫媒消杀科 的严子锵和胡志刚通过大量比较筛选，确定了沙仔岛这个地 点。今年3月1

4、2 日，奚志勇团队开着机动三轮车，拎着塑 料桶，开始释放第一批“绝育蚊子”。之后，团队保持每周 三次（隔天）的释放频率，每次放出 7 万-10 万只。奚志勇 解释，争取刚长出的野生雌蚊和释放的绝育雄蚊进行交配， 必须要有数量优势。“雌蚊一生只交配一次，这个惟一的机 会要被我们释放的雄蚊获得。”放出的雄蚊在野外大概能存 活两周，它的交配能力前三四天最强，而野生蚊子每天都在 长，因此需要通过持续释放，保持交配优势。在前期实验室 研究和现场监测数据的基础上，团队成员密歇根州立大学的 唐谟勋教授、广州大学庾建设教授和郑波副教授成功建立了 释放效果的数学模型，预测要达到好的控制效果，释放的雄 蚊与野外雄

5、蚊比例在 5：1最合适。5：1，这个数字意味着， 野生雌蚊有超过 80%的机会和“绝育雄蚊”交配，交配后下 一代将不会孵化产卵。“当我们的雄蚊获得了与雌蚊的交配 权，雌蚊这一生所产的卵都不再会孵化。”6 月份之前，团队 对当地野生蚊子的控制效果达到 70%以上，“基本 75%的蚊 子都被我们清除了”。不过到了 6月，广州雨季来临，连日 多雨，让野生蚊子有了最好的繁殖环境。“大量雨水使得到 处都成了蚊子孳生地，去年产的数以万计的卵也开始孵化。” 雨季一过，沙仔岛上野生蚊子数量陡增好几倍。这给奚志勇 团队的释放任务带来很大挑战：为维持优势比，“绝育蚊子” 的释放量也要跟着翻倍。这是一次被迫的“紧急

6、”行动。原 有的“绝育蚊子”产能捉襟见肘，“场地不够，人手不够， 啥也不够了。”7 月17 日，新蚊子工厂正式启用。从原来100 多平米的生产空间，搬到如今 3000平米的新厂房，生产蚊 子的规模从每周 20万-30万只，提高到每周50万-60万。“4 个车间目前只用了 1个，如果全部开足马力，产量可达每周 上千万。”这里成为了目前全世界产能最大的蚊子工厂。发 现天然“疫苗”2009 年前后，奚志勇课题组与另一个课题组 同时发现，天然的沃尔巴克氏体本身就能形成抗登革病毒的 作用。“科学研究常常是结果没有期盼的好。这是唯一一次， 真实的情况比想要的好，当初大家的感觉都是 too good to

7、be true。”在广州沙仔岛释放的这些“绝育蚊子”，到底能如何 抵抗登革热？沃尔巴克氏体，是一种在自然界节肢动物体内 广泛存在的、接近立克次体，并能经卵传递的革兰氏阴性胞 内共生菌。它天然存在于全球约 65%的昆虫种群和 28%的蚊 虫种类中，携带不同型别沃尔巴克氏体的雌雄昆虫交配后产 生的卵不发育。早在1967年，沃尔巴克氏体诱导蚊子种群 产生细胞质不相容性（CI）,可以降低蚊子种群数量的这一 现象，已被科学家发现，研究结果发布在自然杂志。但 由于当时技术局限，无法人工建立能引起CI的蚊系，限制 了沃尔巴克氏体的应用。 2001 年，在美国肯塔基大学读博士 的奚志勇，在导师 Stephen

8、 L.Dobson 的带领下，开始沃尔巴 克氏体共生菌的研究，至今已有 15年。“科学的发展是很有 意思的。”最早，他们的想法是，如果让这个共生菌携带上 抗病基因，是不是就可以把传病蚊媒改造成不能传病？但 2009 年前后，奚志勇课题组与另一个课题组同时发现，天然 的沃尔巴克氏体本身就能形成抗登革病毒的作用。包括奚志 勇在内的科学家完全没有预料到。回顾当时的情形，奚志勇 还掩饰不住喜悦和兴奋。“科学研究常常是结果没有期盼的 好。这是唯一一次，真实的情况比想要的好，当初大家的感 觉都是 too good to be true 。 ”针对沃尔巴克氏体的应用研究， 随之加速。比尔盖茨是这个技术的最早

9、推行者和强有力支 持者。 “他投入超过1500万美元，希望把该技术开发成抗登 革热、疟疾和其他蚊媒病的工具。”奚志勇团队在广东的研 究最早作为“根除登革热”项目的一部分，获得比尔及梅琳 达盖茨基金会联合美国国立卫生研究院基金会的资助。 2012 年起广东省科技厅全面接手资助该项目，总共投入科研 经费3000 万。研究也同时获得广州开发区科技领军人才项 目的资助。看到该项目在全球范围的应用前景，2014 年开始， 联合国国际原子能机构与团队建立合作，并为项目提供进一 步资助。该机构害虫控制室专家 Kostas Bourtzis、Jeremie Gills 还联合奚志勇团队攻关技术难点。中山大学和

10、密歇根州立大 学的研究人员，在全球范围首次使传播疟疾的主要媒介斯氏 按蚊与沃尔巴克氏体形成稳定的共生关系，并显著降低其传 播人类疟疾病原体的能力。这项研究发表在 2013年5月9 日的科学杂志上。 2011年 11月起，奚志勇团队从果蝇 伊蚊和库蚊体内提取沃尔巴克氏体，成功将其导入登革热媒 介白纹伊蚊体内，建立稳定的携带新型沃尔巴克氏体的蚊 株。携带了新型沃尔巴克氏体的雄蚊与自然界的雌蚊交配 后，所产的卵不能发育。因此，通过大量释放携带沃尔巴克 氏体的雄蚊，可以使蚊虫种群数量降低至不足以引起登革热 流行。而蚊子感染沃尔巴克氏体后，登革病毒就无法在其体 内繁殖和传播。沃尔巴克氏体如同“疫苗”一样

11、阻隔病毒， 使这些蚊子无法把登革病毒传染给人类。这就是沃尔巴克氏 体抗登革热的基本原理。育种中的蚊子笼，笼上写有吸血和 产卵的详细日期，以方便管理。工作人员开着机动三轮车去 释放雄蚊，岛上的居民对此已经司空见惯。野外放置的成蚊 诱捕器。被俘获的蚊子将被送往实验室检测诊断。第一个“种 子”2011 年前后，团队通过对上千只蚊子胚胎的注射，从中 筛选了一只与沃尔巴克氏体达成稳定共生的胚胎，最后长成 一只雌蚊。这是最开始的“种子”。7 月 21 日上午，工作人 员梁永康和侯汲虹正在显微镜下进行蚊子的胚胎注射。显微 镜玻片上，有一串串密密麻麻的小黑点，这是蚊子的卵。看 起来只小小一撮，但有 50 只卵

12、，一个个排列得整整齐齐， 显微镜下看似米粒。一根长尖的“注射针管”对准卵的特殊 部位，打入沃尔巴克氏体，“一次注射一个胚胎。”胚胎注射， 是整个项目得以顺利开展的源头建立虫株，也是两大核 心关键技术之一。通过注射，携带沃尔巴克氏体共生菌的雌 蚊一旦建立稳定的共生，将永远持续携带。“只要它生产下 一代，就会传给下一代，子子代代都会携带沃尔巴克氏体。” 奚志勇是第一个成功地把沃尔巴克氏体转到登革病毒和疟 疾控制的蚊子中并建立稳定共生的科学家。每次提到这点， 奚志勇都会郑重地厘清：“建立共生，并非简单地让细菌感 染另一个生物体。它需要的是两个生物形成稳定的共生关 系，技术上讲是把共生菌组装到蚊子体内

13、去，科学上讲还需 要保证两个生物体能互相适应，不排斥对方。”2001 年奚志 勇在美国启动这一技术的攻关。他打了个比方，想象在一个 生鸡蛋内，不同的位置含有决定未来发育方向的不同成分， 其中某个位置的成分将发育成生殖系统。奚志勇团队要在蚊 子胚胎发育非常早期的阶段，在特殊时间点精准地把沃尔巴 克氏体注射到未来发育成生殖器的特殊部位，“这是最重要 的细节”。等生殖细胞进一步生长，就把共生菌包含在里面 一起发育，“形成共生共存关系”。前两年进展迟滞。“虽然 注射的蚊子第一代带共生菌，但无法传到第二代，全部结果 都是阴性，试验失败。”奚志勇开始转向果蝇，先把果蝇胚 胎的胞浆移植摸得滚瓜烂熟，再回到蚊

14、子身上，“第三年全 摸透了，最终获得成功。”前期摸索时期，是一个数量巨大 的注射过程，“注射了上百万个卵。”2004 年，奚志勇建立胚 胎注射技术，研究成果发表在2005 年第301期科学上。 “这是我平生发表得最容易的一篇文章。”奚志勇有些激动 地告诉记者，这篇文章从提交到刊发只花了不到两个月。像 科学这样高级别的杂志评审较严，来回修改常需半年或 更长时间。2009 年，科学界发现天然沃尔巴克氏体本身就能 形成抗登革病毒作用这一重要成果后，奚志勇团队拿到国家 批复，通过生物安全检测，沃尔巴克氏体技术正式应用加速。 2011 年前后，团队通过对上千只蚊子胚胎的注射，筛选出一 只与沃尔巴克氏体达

15、成稳定共生的胚胎，最后长成一只雌 蚊。这是最开始的“种子”，“现在用来释放的蚊子，就来自 这只雌蚊。”随着胚胎注射技术日臻成熟，如今注射一般不 超过 500 只，便可成功筛选出一个虫株。国际上各个课题组 都要求前来学习，“在全世界，胚胎注射仍是我们最大的强 项”。在蚊子工厂“保种”室内，奚志勇拿起一只“保种” 笼解释，保种的量一般保持在30 笼，每笼有雌蚊3000 只雄 蚊 1000 只。在密封的网状笼上方，放着一张涂了羊血的薄 铁板，这是雌蚊的食物。雌蚊每次产卵的前提是吸一次血， 理想条件下，一只雌蚊吸一次血可产 80-100 个卵，在实验室 里一般吸血约3次，也就是说，一只雌蚊可产 200

16、-300 个卵。 目前在实际生产中，一笼可产大概 5万只卵。分辨雌与雄按 照雌雄蚊子头胸尺度的不同，王晓华自制了雌雄分离器。“1 个人按每天 5小时计算，可以分离7万-8万只蚊子，准确率 达到 99.8%”。但这个效率仍然不够，“未来当控制范围不断 扩大，释放量要上百上千万，就需要更高效的分离方法”。 蚊子生产负责人王晓华及同事将这些卵，放在塑料水盘中。 实验室里保持27C的温度、70%左右的湿度，光线则保持与 野外一样的日夜黑白循环，这个环境最适合蚊子生长。1到 2 小时后，它们长成一龄幼虫。“ 1 克卵约有 15 万个幼虫”。 在最大的一个“生产车间”，塑料盘层层叠叠摆了几十架， 每架20盘。每个塑料水盘里， 1万多只幼虫像小蝌蚪一般游 来游去。待幼虫生长一周，王晓华便要对它们进行雌雄分离。 目前的释放实验阶段，奚志勇团队仅释放携带沃尔巴克氏体 的雄蚊，如何准确进行雌雄分离，成为另一核心难题。奚志 勇团队采用的是物理分离法。“雄蚊的头胸宽在 1.05毫米-1.2 毫米，雌蚊大概在1.3 毫米-1.4 毫米。”按照雌雄蚊子头胸尺 度的不同，王晓华自制了一