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上海生科院等在阻断疟疾传播研究中取得重要进展

http://www.cphi.cn   2017-10-12 11:34 来源:转载

近日,中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所王四宝研究组联合美国约翰霍普金斯大学首次发现能在按蚊中持续跨代传播的共生细菌。他们构建出高效分泌表达5种不同抗疟机制的效应蛋白工程菌株,可以在多种按蚊肠道内高效特异地抑制或杀灭疟原虫,攻克了驱动抗疟基因快速散播到整个蚊群的关键难题,为从源头上阻断疟疾传播提供新“武器”。

       蚊子作为媒介传播疟疾、登革热、黄热病和寨卡等传染病,威胁人类健康。以按蚊为传播媒介的疟疾最严重,发病率和致死率居高不下。据世界卫生组织报告,全世界约一半人口面临疟疾风险,年死亡人数近50万。随着全球化和人员往来频繁,近年我国输入性疟疾病例呈显著上升趋势。

       疟疾由受疟原虫感染的雌性按蚊通过叮咬传播。蚊虫防治是阻断疾病传播的主要措施。当前,灭蚊手段仍依赖化学杀虫剂,但蚊虫对化学农药已产生普遍抗性,研发新的对抗疟疾传播方法迫在眉睫。鉴于疟原虫需要在雌蚊肠道内完成一系列复杂的发育过程后,才能具备感染人类的能力,因此杀灭按蚊肠道内的疟原虫可阻断疟疾传播。此前研究表明,经过遗传改良的蚊子或工程肠道菌表达抗疟原虫效应蛋白能够杀灭按蚊肠道内的疟原虫,但这两种新策略都面临挑战——如何驱动抗疟基因快速渗透到整个蚊群中。

       9月29日,中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所王四宝研究组,联合美国约翰霍普金斯大学合作完成的题为Driving mosquito refractoriness to Plasmodium falciparum with engineered symbiotic bacteria的研究论文,在线发表在《科学》上。该研究首次发现了能在按蚊中持续跨代传播的共生细菌,构建出高效分泌表达5种不同抗疟机制的效应蛋白工程菌株,能在多种按蚊肠道内高效特异地抑制或杀灭疟原虫,攻克了驱动抗疟基因快速散播到整个蚊群的关键难题,为从源头上阻断疟疾传播提供新“武器”。

       研究人员发现能在按蚊中进行持续跨代传播的新共生细菌,可以高效驱动抗疟效应分子快速散播到整个蚊群中(A),使按蚊成为无效的疟疾媒介(B),实现从源头上阻断疟疾传播。

       在最新的研究中,研究团队从按蚊体内分离到兼具垂直和水平传播能力的沙雷氏菌属新菌株AS1。深入研究发现,该共生菌不仅能由雄蚊通过交配水平传递给雌蚊,还可通过粘附在卵壳表面经雌蚊产卵垂直传播给后代蚊虫,从而实现在蚊群中持续跨代传播。此外,该共生菌在疟蚊中的散播,不受按蚊种间或种群间存在生殖隔离的制约。经过多年努力,研究团队构建出高效分泌表达5种不同抗疟机制的效应蛋白工程菌株,使AS1成为活菌“疫苗”或抗疟药物的双重载体,能在多种按蚊肠道内高效特异地抑制或杀灭疟原虫,使按蚊成为无效疟疾媒介,从而在源头上阻断疟疾传播,这种策略将有助于减少疟原虫抗性的产生。同时,该共生菌不影响蚊虫寿命,具有生态环境安全性。这项研究为抗疟基因快速散播到整个蚊群提供了安全高效的驱动系统,解决了如何驱动抗疟基因扩散到整个蚊群中的挑战,使肠道共生菌介导的阻断疾病传播新策略从实验室走向实际应用成为可能,具有广阔的应用前景。该项研究成果也为其它蚊媒传染病(登革热、寨卡等)和植物虫媒病害的防控开辟了新思路。

       

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