中国“以蚊治蚊”技术已走向世界 人类找到对抗蚊子的“长效妙方”了?
很多人可能不知道,8月20日是“世界蚊子日”,且它被赋予这一意义已有100多年历史。“蚊子日”是为了提醒人们注意,蚊子是传播疟疾及其他疾病的媒介。
数据显示,全球已发现的蚊子种类超3600种,它们的“足迹”遍布全球。
蚊子作为多种致命疾病的传播媒介,疟疾、登革热、寨卡病毒等借由其叮咬扩散。根据世界卫生组织(WHO)的最新数据,蚊虫平均每年造成全球78万人死亡,位居最致命动物榜第一。
面对这样的威胁,人类与蚊子的“攻防战”已经持续千年。从传统的蚊帐、杀虫剂,到如今的基因编辑、生物防治,人类的应对方式在不断升级,却始终未能彻底终结这场较量。
这场跨越时空的“人蚊之战”,仍在等待新的解决方案。
“以蚊治蚊”,基孔肯雅热的另类防疫方案
今年夏天,由白纹伊蚊传播的基孔肯雅病毒在广东多地点状散发,防蚊灭蚊成了防疫关键。
很长一段时间里,人类驱灭蚊虫主要有两种方式,一是物理方式,如孳生地清理、挂蚊帐、装纱窗、开灭蚊灯等;二是化学方式,如使用蚊香片(液)、气雾剂等。
今年的广东“灭蚊战”中,广州威佰昆生物科技有限公司(以下简称“威佰昆”)用了一种新方式:投放感染沃尔巴克氏菌(Wolbachia)的雄蚊。它们与野生雌蚊交配后,雌蚊产下的卵无法正常孵化,这会从根本上减少蚊虫种群数量。
这被称为“以蚊治蚊”,为此,威佰昆还在广州市黄埔区设立了“蚊子工厂”,每周培育500万只“绝育雄蚊”,以期逐步降低蚊媒数量,最终构筑生物防控屏障。
在此之前,“以蚊治蚊”在广州、佛山等地进行,但更多是小范围试验。
广州市白云区又一居花园是广州首个“以蚊治蚊”城市试点社区,早在2018年6月开始进行此试验。在投放绝育雄蚊后一年内,该小区的蚊子平均数量均保持在低位,对照小区(又一居花园附近小区)的平均蚊子数量则在夏季明显升高,且持续高于又一居花园。
最近一年来,进行过“以蚊治蚊”试验的广州白云区峡石村也时常见诸报端。这是个依山傍水的传统村落,蚊虫本不少,此前曾发生登革热病例。2018年起,威佰昆团队在该村开展“以蚊治蚊”试点,至今已进入第八个年头,过去7年里当地再无登革热案例出现。
据了解,项目实施初期,团队以附近村庄为对照区进行同步监测。分析发现,试验村的白纹伊蚊明显减少,更难得的是,当白纹伊蚊活跃的夏季多雨天气来临时,对照区白纹伊蚊数量直线攀升,但试验区内仍维持常态。2018年10月,这里还吸引了美国、印度、泰国等多国专家学者组团前来调研。
引起全球轰动的中国灭蚊技术
很多人看到新闻觉得不可思议——“人蚊大战”终于找到技术解药了吗?
“20多年前,它的确是个极端冷僻的项目 我博士导师的导师提出了这个概念,但一直落不了地,还被说是‘骗子’。但如果今天还有人这么说,那完全是孤陋寡闻。”奚志勇是威佰昆的创始人,也是共生菌沃尔巴克氏菌灭蚊技术开创者。
他告诉《每日经济新闻》记者,蚊子咬人时会传播病毒,但只有雌蚊才会咬人。更关键的是,雌蚊一生只交配一次,通过储精囊里储存的精子持续受精、产卵。正因为蚊子的这两个特点,科学家才设想用绝育雄蚊实现“以蚊治蚊”。
然而,如何将“以蚊治蚊”从理论变成实践,再到产业化,这是关键。
2001年,奚志勇去美国肯塔基大学攻读医学昆虫学博士时,着手研究这一技术。
2003年的一天,奚志勇首次在实验室中成功建立了沃尔巴克氏菌与登革热蚊媒的共生关系。其后,他得出结论:在蚊卵产出后的60~90分钟内,将沃尔巴克氏菌导入即将发育为成蚊生殖系统的特定部位,即可与蚊株形成新型的稳定共生关系。这一研究成果于2005年发表在顶级学术期刊《科学》上,身为第一作者的奚志勇也凭借此文,受到国际同行的关注。
应用端突破则是近十年的事。奚志勇告诉记者,2010年他在盖茨基金会的引荐下把技术带到中国,专门为中国的白纹伊蚊建立了适合它使用的共生体。他选择与中山医科大学的老同事合作,成立了中山大学—密歇根州立大学热带病防控联合实验室,专门负责项目运行。
2015年,奚志勇创办威佰昆,开始与广东省及广州市疾控部门合作。他们选择在广州的沙仔岛、大刀沙岛持续释放携带沃尔巴克氏菌的雄蚊。至2019年,《自然》上的一篇论文将威佰昆首次带入全球视野。
“(小岛投放)当时这项技术还处于早期,很多人对这个技术持有质疑和不确定心态,认为失败的可能性非常大。所以我们是谨小慎微、全面设计,最终取得成功。相关文章发表在《自然》上,引起全世界的轰动。”奚志勇说道。
论文摘要清晰记录了威佰昆团队的突破性试验成果:在2016年和2017年的蚊子繁殖季节,奚志勇教授团队每周在两个岛屿上的居民区释放大量亚洲虎蚊,每公顷面积内投放超过16万只蚊子。在两年的时间里,野生亚洲虎蚊种群几乎全被清除,每年野生蚊种的数量平均减少83%~94%,且在长达6周内都监测不到蚊子。
《每日经济新闻》记者注意到,该文章已被同行引用478次,并被国内外新闻媒体广泛报道。
奚志勇在采访中反复表示,这是威佰昆和“以蚊治蚊”技术的重要转折点,小岛试验的结果,直接证明了利用共生菌沃尔巴克氏菌来灭蚊的技术是切实可行、能落地见效的。
“以蚊防蚊”已在全球多个国家试验
在全球范围内,虫媒传染病的防控都是非常急迫的课题,特别对于那些受登革热等疾病影响的国家,“以蚊治蚊”更受关注。
巴西是登革热、基孔肯雅热等蚊媒疾病的重灾区,这些疾病每年引起数百万人感染及上千人死亡。2012年开始,巴西着手研究利用沃尔巴克氏菌防止蚊媒疾病,并于2014年开始试点释放带菌埃及伊蚊。
今年7月,世界最大的“蚊子工厂”在巴西巴拉那州库里蒂巴健康科技园建成,专门生产携带沃尔巴克氏菌的埃及伊蚊,该工厂每周能生产1亿枚蚊卵。
《每日经济新闻》记者在1967年发表于《Nature》的论文中看到,国际上最早的“绝育蚊”投放发生在上世纪六十年代的缅甸。1967年2月至5月,试验者每日释放5000只沃尔巴克氏菌雄蚊,第一个月里,虫卵不孵化率最高仅11.6%,但进入第10周后,虫卵不孵化率达到70.4%,当年5月9日—10日,实现了100%不孵化,即成虫补充链断裂。遗憾的是,5月11日季风来临,该试验结束。
值得一提的是,上述试验所释放的库蚊来自法国,这些库蚊体内携带的菌株与缅甸当地菌株不同。此后接近40年时间里,这一试验始终无法复制到伊蚊身上,可偏偏,伊蚊才是传播登革热等传染病的“元凶”。
更麻烦的是,自然状态下的伊蚊,要么根本不带沃尔巴克氏菌,要么带的菌株没什么防治价值,想靠它治蚊媒疾病根本没用。要把不育细菌“传”到伊蚊身上,还得人工介入。
一直到2005年,奚志勇团队用了昆虫胚胎显微注射技术,才终于成功培育出了人工携带沃尔巴克氏菌的伊蚊品种。
也正因这一突破,奚志勇有了十足底气。他说,当年小岛试验结果一公布,新加坡就专门派人来广州学经验。面对这些需求,他没藏着掖着,选择把技术公开,几乎是毫无保留地分享经验和技术细节。
在他看来,一项技术刚起步时,光靠几个人根本推不动,得让更多人参与进来研究,才能不断进步并真正成熟,进而改变这个还很“年轻”的领域。
事实也确实像奚志勇希望的那样:随着技术一步步发展,用沃尔巴克氏菌防控伊蚊的办法慢慢被更多人知道了,相关的成功案例也常被报道。到现在,全世界“蚊子工厂”使用的核心技术,都可追根溯源至中国。
除了巴西,不育埃及伊蚊雄蚊在2016年还被释放到美国迈阿密州南部面积近170英亩的区域内。根据论文记载,释放区域的埃及伊蚊种群密度相较对照区显著下降。2018年1月,300万只感染沃尔巴克氏菌的埃及伊蚊雄蚊在20周内被释放到澳大利亚北部三个独立区域中,与对照组相比,释放区野生种群下降率全部远超80%。
新加坡政府也在“养”蚊子。由该国国家环境局运营的蚊子工厂,每星期要生产约500万只雄性埃及伊蚊。如今,新加坡政府还在筹建新的“蚊子工厂”。
新加坡国家环境局在多地实地研究后初步发现,释放区内居民感染登革热的风险降低了约75%,埃及伊蚊数量则减少了80%~90%。到2026年,这项计划将覆盖80万户家庭,占全国家庭总数的一半。
提到新加坡的经验,奚志勇略有遗憾。沃尔巴克氏菌治蚊技术诞生于他领导的独立实验室,现场应用起步于广东广州。2019年新冠疫情暴发之前,威佰昆在全球“风光无两”。但疫情之后,新加坡、美国等国的沃尔巴克氏菌治蚊术在国际上的名声已经超过威佰昆。
“新加坡现在做得很好,有中国的团队去学习经验,对方说他们就是从广州学的,现在等于是学生超过老师了,青出于蓝而胜于蓝。”奚志勇说道。
推广复制还有哪些障碍?
作为一项为抗病而生的新技术,“以蚊治蚊”诞生的目的就是为公共卫生服务,产业链最终“客户”一般是政府、学校、旅游区、公园等。
谈及威佰昆如何盈利,奚志勇说,首先收入来自政府采购,全球基本如此;其次,他们向B端(商业端)客户提供服务——例如一些学校和旅游区等。“目前,在建立携带沃尔巴克氏菌的蚊株上,我们是全球当仁不让的‘老大’。任何人想启动这样的项目,都会第一个找到我们,拿蚊种授权,买生产设备、生产技术。(新冠)疫情期间,我们主要的收入就是来源于此。”奚志勇介绍。
据他介绍,沃尔巴克氏菌绝育蚊技术不仅体现在防控蚊虫上,其更大价值在于防控疾病。目前已有20~30个国家在推进,而且世卫组织还发文,让全球100多个有需要的国家引进沃尔巴克氏菌技术,用于登革热防控。
但对于全球大多数城市的防疫部门而言,至少当下,这项“以蚊治蚊”技术还不是他们应对蚊媒疾病的首选方案。
卡点在哪?外界首先关注的是成本问题。
奚志勇接受《每日经济新闻》记者采访时坦言,这项技术的成本是个复杂的话题,但所谓的“高成本”其实是伪命题。因为,传统的虫媒病防控方法没有很好的效果,或者至少无法产生可持续的效果。而且,传统的杀虫剂灭虫法不够环保,其毒性大,甚至会伤害其他生物,对环境破坏大。“在传统方法不能有效控制蚊媒病的情况下,如何来比成本?首先大家的效果一样,才能谈成本。”奚志勇认为。
他还强调,杀虫与抗病是两码事。传统的化学灭蚊方法,关键在于不能持续有效地灭蚊,使蚊子的密度低至可防止疾病传播的程度。而且,采用杀虫剂等化学法灭蚊,蚊子容易产生抗药性。
从单个项目来说,沃尔巴克氏菌绝育蚊的释放成本,与治理时间宽度、物理方位宽度有关。区域越大、时间跨度越大,则成本越低。据悉,威佰昆目前的绝育蚊投放成本在2元/平方米左右,投放3周内可以让投放区蚊群数量降到对比组的50%左右,6周到8周后可以降到80%,成效能持续一年。
奚志勇还介绍,地方政府还可采取“传统化学灭蚊+沃尔巴克氏菌绝育蚊”二者结合的方式控蚊,这能把效果拉到最大,把成本降到最低。
在他看来,更大的推广应用“卡点”是在各地政府的控蚊标准上——各地在控蚊上的传统考核标准较低。“如果这些控蚊标准不发生变化,我这个技术的优势就显示不出来。我们也希望通过这次(基孔肯雅热)疫情,能够(让政府)把控蚊的标准进一步优化,使得我们这些新技术有空间、有机会成长起来。否则,如果按照原有的这套控蚊标准,我们没办法跟传统灭蚊手段去竞争。”奚志勇表示。
记者从某地疾控中心了解到,他们今年刚开始小范围应用该技术防疫,目前还无法评估实际效果。
此外,沃尔巴克氏菌绝育蚊的投放,要走出环境简单的小岛、城中村,走向环境更为复杂、人流量更大的商业中心、城市中心,这考验着蚊媒的释放技术和监测技术。越复杂的场景,越考验这项技术的防蚊成效。
再有,防控的长期有效性也是大众更关注的问题。
据报道,在拉丁美洲、亚洲和大洋洲开展的试验中,部分试验中使用了wMel菌株,该菌株的效力可能会在热应激下减弱。建模结果显示,wMel菌株到本世纪三十年代的预测热浪情景下可能依然有效,但变暖情景下的更长期效果还不确定。
不过,高温影响的不仅是不育雄蚊。一旦温度超过35℃,很多蚊子,特别是传播基孔肯雅热病毒的白纹伊蚊,无论是成年蚊子还是蚊子幼虫,本就会被热死。
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