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一组研究人员发现了一种可迅速传播的细菌菌株

2019-08-13 09:46:35国内科研

约翰斯·霍普金斯大学彭博公共卫生学院疟疾研究所的研究人员发表的两篇新论文报告说,澳门赌场里是什么味道登入:成功实施了非常有希望的抗疟疾战略,这种疾病每年仍然导致40多万人死亡,其中大部分是撒哈拉以南非洲的5岁及以下儿童。

这两项研究发现了对疟疾寄生虫的抗性可以传播到蚊子种群的不同方式,这可能为自我繁殖疟疾控制策略的发展开辟道路。该特征的优点是不再需要持续应用疟疾控制措施,例如杀虫剂和蚊帐。

一组研究人员发现了一种可迅速传播的细菌菌株,可长期持续存在于携带疟疾的蚊子中。细菌菌株的基因修饰版本强烈抑制疟疾寄生虫的发展,使得蚊子不太可能将这些寄生虫传播给人类。

第二个研究小组发现,通过改变蚊子的交配偏好,一种能够增强携带疟疾的蚊子免疫系统的基因改造不仅可以抑制昆虫中的疟疾寄生虫,还可以在测试群体中快速传播。

疟疾是由携带疟疾寄生虫的雌性按蚊传播的。除了蚊帐和杀虫剂等传统方法之外,预防疟疾的一种有希望的方法是改造蚊子,使它们不再能够将寄生虫传播给人类。

这些新发现可能会导致细菌和蚊子在野外被释放到蚊子中,并会自行繁殖,以减少流行地区向人类传播的疟疾。这些策略旨在互补,并与蚊帐和杀虫剂等物质结合使用,以减少疾病的传播。

这两篇论文将刊登在9月29日的“ 科学”杂志上。

池中转基因的蚊子幼虫。荧光标记使它们在显微镜下发光,允许区分不同的转基因蚊子和野生型蚊子。图片来源:岳月梅博士

细菌与寄生虫

新的感染蚊子的细菌菌株的发现是偶然事件。“当项目研究人员碰巧在我们的蚊子的卵巢中发现细菌菌落的证据时,我们正在研究一种不同的细菌,”资深作者,彭博学院分子微生物学和免疫学系教授Marcelo Jacobs-Lorena说。疟疾研究所(JHMRI)的成员。“那是不寻常的 - 通常我们只在蚊子肠中发现细菌。”

他的团队很快将这些奇怪的微生物描述为沙雷氏菌的菌株,并将其称为Serratia AS1。

Jacobs-Lorena和其他研究人员一直在开发基因工程细菌,这些细菌可以感染蚊子种群并杀死蚊子庇护的疟疾寄生虫,而不会伤害蚊子本身。让这些细菌有效传播是一项关键挑战,但实验表明,Serratia AS1几乎完美地完成了这项任务。Jacobs-Lorena及其同事发现,与其他感染蚊子的细菌不同,Serratia AS1在交配期间很容易从雄性传播到雌性,从雌性蚊子传播到它们的后代。细菌也稳定地定殖在疟疾寄生虫发展的蚊子肠道中。

在一项实验中,科学家使用含有Serratia AS1的糖诱饵来感染雄性和处女雌性,仅占蚊子试验种群的5%,并发现在下一代中,细菌菌株存在于100%的幼虫和成虫中。 。研究人员追踪这一蚊子数量超过两代 - 大约一个月的时间 - 并发现细菌仍然无处不在。结果表明,Serratia AS1细菌可能在野生蚊子种群中长期传播并持续存在。

科学家通过添加在实验室开发的五种强效抗疟疾蛋白的基因来修饰Serratia AS1。在这些抗疟疾蛋白的驱动下,这种细菌强烈抑制了定植蚊子的疟疾发展,与不含改良细菌的蚊子相比,早期形式的寄生虫(卵母细胞)水平降低了90%以上。

进一步的实验表明,改良的沙雷氏菌 AS1细菌对蚊子的寿命或生育能力没有显着影响。修饰的细菌似乎也能够定殖最常见的传播疟疾的蚊子,而细菌分泌的抗疟疾蛋白可以抑制最常见的疟疾寄生虫种类。

“到目前为止,所有迹象都表明这些抗疟疾蛋白质对疟疾寄生虫具有普遍的效果,携带它们的Serratia AS1细菌可以携带任何携带疟疾的蚊子,”Jacobs-Lorena说。

他和他的同事们现在计划在赞比亚马查的疟疾研究所“蚊子屋”研究设施进行大规模实验,进行小规模的实验室实验。之后,科学家们希望能够在一个孤立的岛状环境中释放Serratia AS1细菌,研究微生物如何在野生蚊子中传播。

抗疟基因改变配偶偏好,在蚊子种群中迅速传播

在第二项研究中,彭博学院分子微生物学和免疫学系教授乔治·迪莫普洛斯(George Dimopoulos)领导的一个小组对疟疾传播的按蚊(Anopheles)蚊子的DNA进行了小幅修改,以提高昆虫中免疫基因的活性。增强的免疫力使蚊子更能抵抗疟疾寄生虫的感染,因此不太可能将寄生虫传播给人类。

结果是预期的。没有预料到的是改良蚊子在改良和未经修饰的野生型蚊子的混合种群中将其遗传修饰传播给后代的异常高效率。

调查这一令人惊讶的结果,Dimopoulos及其同事发现,增强蚊子的免疫基因也增强了它们对细菌的防御能力,减少了正常的细菌负荷,改变了蚊子肠道和生殖器官中细菌的正常混合。昆虫“微生物群”的这种变化反过来导致交配偏好的改变,使得改良的雄性蚊子开始喜欢未修饰的野生型雌性,而野生型雄性开始更喜欢改良的雌性。

“我们相信通过改变微生物群,我们正在改变改良蚊子的气味 - 这反过来会改变交配偏好,”迪莫普洛斯说。“在这种情况下,这是交配偏好的完美变化,因为当蚊子争夺配偶时,它最大限度地增加了生产转基因后代的机会。”

值得注意的是,DNA修饰仅涉及蚊子自身基因活性的改变,而不是外源基因的引入。其他实验室正在开发一种不同的方法,使用复杂的“基因驱动”DNA修饰将蚊子遗传修饰释放到测试群体中。这些基本上超越了遗传的正常动态,迫使新基因接近交配蚊子后代的近100%。虽然潜在的非常有希望,但由于它们的人为性,复杂性和长期不稳定的可能性,基因驱动仍然存在争议。

Dimopoulos及其同事的研究结果表明,即使只是增强现有基因活性的微妙遗传修饰,也可以快速传播到蚊子种群中,而不需要复杂的基因驱动系统。然而,这两个系统也可以结合起来,以最大限度地扩散抗疟疾的蚊子。

Dimopoulos改良的蚊子种群现已在他的实验室中生活了七年多,并且一直保持其对疟疾的高水平抗性,基因改造没有任何明显的不良副作用。Dimopoulos说:“这些蚊子在摄食行为方面没有任何变化,也没有任何其他可能引起关注的事情。”

Dimopoulos和他的同事现在计划在更大的环境中研究他们的遗传修饰的影响,例如研究所在赞比亚的蚊子屋。

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