PLoS Pathogens:改造蚊子 断绝疟疾传播途径
美国亚利桑那大学研究人员运用分子生物技术“改造”出一种能百分之百抗疟原虫的蚊子。研究人员希望有一天把这些蚊子放归自然,让它们与普通蚊子交配繁衍,从而彻底斩断疟疾传播途径。
这一研究报告由最新一期《公共科学图书馆 病原卷》(PLoS Pathogens)发表。
■研究
疟疾由疟原虫引起,疟原虫主要靠蚊子叮咬传播。疟原虫通常在蚊子内脏中生长,虽然它们大多数会被蚊子的免疫系统消灭,但仍会有少部分能侥幸“逃生”,并最终进入蚊子的唾液腺,随着蚊子叮咬进入人体,传播疟疾。
蚊子每次叮咬人时,大约会向人体内“注入”40只疟原虫。在众多种类的蚊子中,按蚊是疟原虫的最主要宿主。
先前有研究显示,一种名为Akt的基因能够影响蚊子的寿命、免疫系统和消化功能,因此,它也可能影响疟原虫在蚊子体内的生长过程。亚利桑那大学研究人员基于此展开实验。
他们把Akt基因注入按蚊的卵,这样孵化出来的蚊子就携带这一基因,并可能遗传给下一代。
■惊喜
“我们原本以为只能看到蚊子的生长速度、寿命以及它对疟原虫的易感度有变化,”美国广播公司17日引述研究负责人迈克尔·里尔的话报道。
不过,研究人员惊奇地发现,这些蚊子体内完全没有疟原虫,也就不会向被它们叮咬过的动物传播。
“我们对它(Akt基因)的效果感到惊讶,”里尔说,“看到这种方法能彻底阻断感染过程,这感觉真好……这是我们第一次完全阻止疟原虫在蚊子体内发育。”
不过,研究人员坦承,尚未弄清Akt的基因的“起效原理”。
研究人员还发现,“老”蚊子身上有疟原虫的可能性更高,携带Akt基因的蚊子寿命更短。
■曙光
统计数字显示,全球每年有2.5亿人感染疟原虫,100万人死于疟疾,其中大部分集中在撒哈拉以南非洲地区。
“抗疟蚊”问世似乎给人类彻底消灭疟疾带来一线曙光。不过,里尔说,让这种蚊子进入自然界仍然需要很长时间,“这么做以前,我们得保证抗疟蚊与一般蚊子相比,具有明显的生存优势”,“至少十年后,我们才能真正把这些经过基因技术‘改造’的蚊子放归大自然”。
里尔表示,如何保证所有蚊子都能携带Akt基因是他们需要解决的重要课题之一。
尽管如此,利物浦热带医学院疟疾研究专家加雷思·莱西特仍称赞说,里尔和同事们的发现具有重要意义,让人类向利用基因技术攻克疟疾又迈进一步。
原文出处:PLoS Pathogens doi:10.1371/journal.ppat.1001003
Activation of Akt Signaling Reduces the Prevalence and Intensity of Malaria Parasite Infection and Lifespan in Anopheles stephensi Mosquitoes
Vanessa Corby-Harris1#, Anna Drexler2#, Laurel Watkins de Jong1, Yevgeniya Antonova1, Nazzy Pakpour2, Rolf Ziegler1, Frank Ramberg1, Edwin E. Lewis3,4, Jessica M. Brown1, Shirley Luckhart2, Michael A. Riehle1*
1 Department of Entomology, University of Arizona, Tucson, Arizona, United States of America, 2 Medical Microbiology and Immunology, University of California – Davis, Davis, California, United States of America, 3 Department of Entomology, University of California – Davis, Davis, California, United States of America, 4 Department of Nematology, University of California – Davis, Davis, California, United States of America
Malaria (Plasmodium spp.) kills nearly one million people annually and this number will likely increase as drug and insecticide resistance reduces the effectiveness of current control strategies. The most important human malaria parasite, Plasmodium falciparum, undergoes a complex developmental cycle in the mosquito that takes approximately two weeks and begins with the invasion of the mosquito midgut. Here, we demonstrate that increased Akt signaling in the mosquito midgut disrupts parasite development and concurrently reduces the duration that mosquitoes are infective to humans. Specifically, we found that increased Akt signaling in the midgut of heterozygous Anopheles stephensi reduced the number of infected mosquitoes by 60–99%. Of those mosquitoes that were infected, we observed a 75–99% reduction in parasite load. In homozygous mosquitoes with increased Akt signaling parasite infection was completely blocked. The increase in midgut-specific Akt signaling also led to an 18–20% reduction in the average mosquito lifespan. Thus, activation of Akt signaling reduced the number of infected mosquitoes, the number of malaria parasites per infected mosquito, and the duration of mosquito infectivity.
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