牛津昆蟲技術(shù)公司基因編輯了10億只蚊子，將投放在佛羅里達(dá)以控制疾病傳播

美國(guó)佛羅里達(dá)州的埃及伊蚊正遭受滅頂之災(zāi)。

美國(guó)環(huán)境保護(hù)署EPA授予生物科技公司oxitec（牛津昆蟲技術(shù)實(shí)驗(yàn)性使用許可證，該公司從去年開始被允許在佛羅里達(dá)州投放共計(jì)超過(guò)10億只特殊的埃及伊蚊—— Friendly-rM埃及伊蚊。

埃及伊蚊中的雌蚊是登革熱、黃熱病、寨卡、基孔肯雅熱等疾病的主要傳播者，它們不滿足于只叮咬一個(gè)人或動(dòng)物，在產(chǎn)卵前將在多處叮咬進(jìn)食血液。因此一只攜帶病毒的埃及伊蚊可能感染很多人。不僅如此，埃及伊蚊雌蚊產(chǎn)卵次數(shù)多且分散，使埃及伊蚊比其他蚊子更難控制。

Friendly埃及伊蚊均為雄性，不僅沒有叮咬人畜的口器，還攜帶著自限性基因。這種自限性基因具有顯性致死的特征，會(huì)使細(xì)胞過(guò)度生產(chǎn)一種蛋白質(zhì)，干擾細(xì)胞生產(chǎn)其他發(fā)育必需的蛋白質(zhì)，從而使攜帶這種基因的埃及伊蚊在發(fā)育成熟前死亡。

在實(shí)驗(yàn)室中，F(xiàn)riendlyTM埃及伊蚊會(huì)被飼喂解毒劑四環(huán)素得以正常存活，但它們被釋放到野生環(huán)境后，繁殖獲得自限性基因的子代會(huì)因?yàn)闆]有四環(huán)素而提前死亡。

Oxitec是一家美國(guó)公司，主要研究如何控制全球傳播疾病和破壞農(nóng)作物的昆蟲，包括傳播疾病的伊蚊和破壞農(nóng)作物的地中海果蠅、大豆尺夜蛾、小菜蛾等，總部和研發(fā)機(jī)構(gòu)設(shè)在英國(guó)牛滓大學(xué)附近，最早是由牛灃大學(xué)的Luke Alphey教授和他的動(dòng)物學(xué)系同事David Kelly、Paul Coleman一起成立，付出900萬(wàn)英鎊的代價(jià)從牛津大學(xué)動(dòng)物學(xué)系獨(dú)立出來(lái)。

2014年4月，在oxitec獲得巴拿馬國(guó)家生物安全委員會(huì)的正式批準(zhǔn)后，第一批轉(zhuǎn)基因埃及伊蚊在巴拿馬的試點(diǎn)被釋放，使巴拿馬試點(diǎn)的埃及伊蚊減少了90%。

隨后對(duì)Oxitec青睞有加的Precigen（生物制藥公司）以1.6億美元將其收購(gòu)，并繼續(xù)開發(fā)其技術(shù)。

就在2020年5月，Oxitec在巴西圣保羅州因達(dá)亞圖巴試點(diǎn)投放了第二代FriendlyTM埃及伊蚊（代號(hào)OX5034），帶來(lái)的效果十分顯著——經(jīng)過(guò)13周的試驗(yàn)后，與同一城市未投放轉(zhuǎn)基因雄蚊的對(duì)照地點(diǎn)相比，投放區(qū)域95%的埃及伊蚊被抑制。

相比oxitec在巴拿馬、印度和哥倫比亞等國(guó)家釋放的第一代Friendly埃及伊蚊（代號(hào)ox503A），如今在巴西圣保羅州因達(dá)亞圖巴和美國(guó)佛羅里達(dá)釋放的是第二代埃及伊蚊具有兩個(gè)新特性：

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第一個(gè)是雄性選擇，即與野生雌蚊交配后，其后代體內(nèi)的轉(zhuǎn)基因表達(dá)的蛋白只殺死雌蚊，而雄性后代存活;

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第二個(gè)是這些雄性后代中還有一半攜帶自限性基因，能將這種基因再次傳遞給后代，繼續(xù)扼殺雌性后代。不過(guò)隨著繁衍的繼續(xù)，這種自限性基因在種群中占比將越來(lái)越少，直到消失。

在多個(gè)國(guó)家試驗(yàn)成功的Oxitec，令深受登革熱等疾病困擾的國(guó)家感到振奮，政府紛紛向其發(fā)來(lái)訂單。

2021年惠康信托基金向Oxitec投資680萬(wàn)美元用于巴西圣保羅地區(qū)的試點(diǎn)項(xiàng)目規(guī)模擴(kuò)大;2018年6月比爾及梅琳達(dá)·蓋茨基金會(huì)也曾向oxitec公司發(fā)放了400萬(wàn)美金的資金援助，支持其關(guān)于控制蚊蟲的項(xiàng)目。

在佛羅里達(dá)州釋放轉(zhuǎn)基因埃及伊蚊，是美國(guó)第一次在自然生態(tài)環(huán)境的范圍里釋放轉(zhuǎn)基因動(dòng)物，但卻并不是美國(guó)第一次嘗試“以蚊治蚊”一一基韋斯特和邁阿密就曾分別釋放了另一種“工具”蚊子——攜帶沃爾巴克氏菌的蚊子。

中山大學(xué)一密歇根州立大學(xué)熱帶病蟲媒控制聯(lián)合研究中心的奚志勇教授團(tuán)隊(duì)在廣州建立“蚊子工廠”，培育的就是一種攜帶沃爾巴克氏菌的白紋伊蚊（代號(hào)Hc），這種白紋伊蚊與野生蚊子交配后產(chǎn)的卵無(wú)法孵化出后代，相當(dāng)于被“絕育”了。

奚志勇團(tuán)隊(duì)采用的方法結(jié)合了以輻射為基礎(chǔ)的昆蟲絕育技術(shù)（SIT）和胞質(zhì)不相容技術(shù)（IIT）。

SIT是由美國(guó)昆蟲學(xué)家Raymond Bushland和Edward Knipling提出的一種消滅害蟲的手段，使用輻射破壞昆蟲的生育能力，使其后代不能存活，但缺點(diǎn)是會(huì)降低昆蟲的生殖和生存競(jìng)爭(zhēng)力，效果維持時(shí)間較短。

IIT利用胞質(zhì)不相容的機(jī)制，只讓雄蚊感染上沃爾巴克氏體共生菌，由于雌雄蚊體內(nèi)共生菌的種類不同，就會(huì)出現(xiàn)胞質(zhì)不相容，導(dǎo)致雌蚊產(chǎn)生的蟲卵無(wú)法孵化。使用IIT也有一個(gè)難點(diǎn)，那就是雌雄蚊的共生菌一定不能相同，否則該共生菌寄生的蚊子會(huì)替代當(dāng)?shù)匾吧N群。

奚志勇團(tuán)隊(duì)為避免這兩種方法的缺陷，將兩者巧妙結(jié)合起來(lái)，利用IIT-SIT技術(shù)培育出來(lái)新型的HC蚊子攜帶3種不同的沃爾巴克氏菌，并且在孵化前會(huì)先用機(jī)器以物理方法分一遍雌雄，再用專門的X光射線儀使雌性伊蚊絕育（不影響雄性伊蚊的生殖能力和生存競(jìng)爭(zhēng)力），保障釋放到野外的99～100%都是HC雄蚊，“漏網(wǎng)之魚”的HC雌蚊也沒有生殖能力。

2016～2017年，奚志勇團(tuán)隊(duì)在廣州沙仔島和大刀沙釋放了大量HC雄蚊，使當(dāng)?shù)氐囊吧准y伊蚊幾乎完全滅絕。

谷歌母公司Alphabet旗下生命科學(xué)部門Verily也在培育攜帶沃爾巴克氏菌的埃及伊蚊，不用于奚志勇團(tuán)隊(duì)采用的IIT-SIT技術(shù)，他們利用計(jì)算機(jī)視覺算法和人工智能分離雌雄蚊子。

2017年Verily與加利福尼亞州弗雷斯諾縣的綜合滅蚊區(qū)（CMAD）、生物技術(shù)公司MosquitoMate合作，在弗雷斯諾縣釋放了他們培育的攜帶沃爾巴克氏菌的埃及伊蚊，并在2018年測(cè)得試點(diǎn)地區(qū)95%的埃及伊蚊被抑制。

此處提到的MosquitoMate是肯塔基州列克星敦的一家生物技術(shù)公司，承接攜帶沃爾巴克氏菌的白紋伊蚊的訂單，不僅為滅蚊區(qū)、市政當(dāng)局、企業(yè)提供服務(wù)，位于列克星敦、路易斯維爾、法蘭克福、中途島和凡爾賽肯塔基州的普通家庭和社區(qū)也可以通過(guò)付費(fèi)獲得上門滅蚊的服務(wù)。

相比Oxitec用轉(zhuǎn)基因技術(shù)培育蚊子，培育攜帶沃爾巴克氏菌的蚊子項(xiàng)目在篩選性別時(shí)付出的成本較高，不過(guò)對(duì)于民眾來(lái)說(shuō)，后者更容易被接受。相比轉(zhuǎn)基因技術(shù)創(chuàng)造出新型蚊子，沃爾巴克氏菌是從前存在自然界的細(xì)菌。關(guān)于轉(zhuǎn)基因技術(shù)是否會(huì)創(chuàng)造出更加強(qiáng)壯的蚊子、是否會(huì)創(chuàng)造出更能傳播疾病的蚊子等問(wèn)題還沒有定論，大量釋放轉(zhuǎn)基因蚊子到自然環(huán)境中讓部分民眾和專家感到疑慮。

除了以上提到的利用自限性基因和沃爾巴克氏菌，還有科學(xué)家利用CRISPR-Cas9創(chuàng)造一個(gè)突變基因，令攜帶此基因的雌性蚊子無(wú)法繁殖，但攜帶此基因的雄性可以繼續(xù)將這種導(dǎo)致雌性不育的基因傳播給后代，通過(guò)基因驅(qū)動(dòng)技術(shù)，他們可以使這種遺傳概率最高達(dá)到100%。倫敦帝國(guó)理工學(xué)院生物學(xué)教授Andrea Crisanti的團(tuán)隊(duì)正在進(jìn)行此項(xiàng)研究。

美國(guó)弗吉尼亞理工大學(xué)的研究人員也在嘗試用CRISPR-Cas9技術(shù)把雄性決定基因加入到雌性蚊子胚胎的基因組中，使其后代更多地產(chǎn)生不叮咬人的雄蚊。

目前，研究CRISPR-Cas9技術(shù)的團(tuán)隊(duì)暫時(shí)沒有公布過(guò)大規(guī)模釋放蚊子的試驗(yàn)計(jì)劃。