2019-06-03 05:45:02
用真菌对抗疟疾 生物学家设计一种真菌对蚊子来说更加致命

蚊帐。杀虫剂。无菌和转基因昆虫。现在,科学家们正在向武器库添加一种基因工程毒性真菌,以消灭携带疟疾寄生虫的蚊子。

尽管杀虫剂和带杀虫剂的蚊帐是迄今为止最常用的两种策略,但它们有效地降低了感染和死亡人数,但过去几年全球疟疾负担未能减少。 2017年,有2.19亿人感染了疟疾,估计有435,000人死亡。这是因为蚊子正在发展对杀虫剂的抵抗力。

在我们针对疟疾传播蚊子的军备竞赛以及一般的害虫和病原体中,抵抗的迅速演变是一个常见和反复出现的主题。随着时间的推移,生物体会发生突变并对任何用于杀死它们的新药产生抗药性。难怪人类总是在失败的一方;这就是为什么需要新武器的原因。最新的一种是杀手真菌。

用凶手打击杀手

作为一名研究真菌的进化生物学家,我熟悉这些生物在多种植物和动物(包括人类)中引发毁灭性疾病的能力。虽然许多真菌病原体感染广泛的宿主,但其他人只能攻击少数几个。

这种认识促使科学家们采取了一项新的抗击疟疾战略:利用他们在自然界中遇到的真菌病原体感染和杀死传播疾病的蚊子。这不是真菌第一次被武器化。事实上,这正是高度成功的生物农药Green Muscle背后的策略,它杀死了世界各地的蝗虫和蝗虫。

用天然病原体感染蚊子 - 例如来自金龟子属的病原真菌 - 是一种特别有吸引力的策略,因为与细菌或病毒病原体不同,真菌只需与它们接触即可感染蚊子而不必摄入。此外,真菌通常比传统的化学杀虫剂更环保。但这种策略有效吗?

十五年前,在坦桑尼亚农村进行的田间试验显示它可以。通过在蚊子休息的房屋的天花板上悬挂接种杀虫真菌的棉布,三分之一的蚊子被感染。根据疟疾传播模型,这种感染率可以将疟疾病例减少75%。

但坦桑尼亚田间试验表明,绿僵菌真菌并不总能感染它们的蚊子。并且,真菌感染通常需要几天才能杀死蚊子。在实验室中,根据剂量的不同,真菌平均需要7到9天来杀死蚊子。在Ray St. Leger实验室工作的研究生Brian Lovett和与昆虫学家Abdoulaye Diabate一起工作的博士后研究员Etienne Bilgo认为他们可以感染更多的蚊子并更快地杀死它们。

怎么样?通过使用经过基因改造的真菌产生一种名为“杂交”的毒素,该毒素特异性地攻击节肢动物的神经系统,包括昆虫及其亲属,如蜘蛛和甲壳类动物。 2017年由同一团队进行的实验室实验已经证明,这些转基因真菌比未经修饰的真菌更快地杀死了蚊子。

现在最大的问题是它是否在自然界中起作用。

转基因真菌可以更快地杀死蚊子,使人口崩溃

为了降低现场测试带来的风险,Lovett和Bilgo在“MosquitoSphere”中测试了他们的转基因真菌,这是一个专门设计的大型屏蔽场,旨在与布基纳法索Soumousso的室外条件紧密匹配。通过设置含有转基因毒素产生的绿僵菌真菌孢子的棉花小屋以及未经修饰的真菌作为对照的小屋,Lovett和Bilgo发现,在两种类型的小屋中都有70%至80%的蚊子被感染。但是,含有转基因真菌的小屋中的蚊子平均在五天内死亡,而未修饰的真菌小屋中的蚊子在接近九天后死亡。

通过研究蚊子种群如何随着时间的推移,他们还发现转基因真菌感染了多代蚊子。在一个有转基因真菌的圈子里,最初的1,500只蚊子在一个半月后萎缩到13只。

承诺和风险

通过遗传武装已经致命的具有强毒素的真菌病原体,研究人员能够显着减少世界上疟疾流行和蚊子对化学杀虫剂具有抗性的部分蚊子“田间”种群。

迫切需要遏制疟疾传播,特别是在撒哈拉以南非洲,92%的病例和93%的死亡发生在撒哈拉以南非洲。美国环境保护局以商品名Versitude批准混合毒素,以及批准使用未经修饰的金龟子真菌作为几个非洲国家的“生物农药”,可能为绿化使用转基因的途径铺平道路。金龟子真菌在抗击疟疾。

另一方面,释放携带致命昆虫毒素的真菌引起了对“非目标”昆虫的无意伤害的担忧。绿僵菌真菌仅感染一小部分昆虫和实验,其中非目标昆虫,例如蜜蜂,被GM和未修饰的真菌感染都不影响蜜蜂的存活。即使该基因进入感染人类的真菌 - 一种极不可能的情况 - 它也不会对我们产生任何影响,因为毒素只对昆虫起作用。

限制在金龟子真菌以外的生物体中产生杂交毒素的基因的传播是另一个潜在的问题。一种安全预防措施可以是增加遗传开关,以降低室内环境外真菌的存活率。但是,绿僵菌真菌还有一些固有的特征 - 例如它们的大型,非空气传播和敏感的紫外线光孢子 - 可以减少分散的机会。

虽然有希望,但这种基本上用基因工程真菌中毒蚊子的策略并不能保证。蚊子可能会对此产生抵抗力。但是,每年都有成千上万的人死于这场致命的抗病原体游戏,也许唯一确定的是,就像我们的对手一样,我们也需要不断改进我们的战略。

猜您喜欢的其它内容