蚊媒傳染病是最威脅人類健康和生命的傳染病之一。以登革熱和寨卡熱這兩種最具代表性的蚊媒傳染病為例，登革熱在全球100多個國家感染流行，每年引發(fā)多達(dá)3.9億人感染、50萬-100萬人入院治療；寨卡病毒導(dǎo)致2015年至2017年在太平洋島嶼和南美洲突然暴發(fā)大規(guī)模疫情，不到一年時間內(nèi)出現(xiàn)了超過22.3萬例寨卡確診病例，數(shù)千例新生兒小頭畸形病例，被國際衛(wèi)生組織宣布為國際關(guān)注的公共衛(wèi)生緊急事件。迄今為止，多數(shù)蚊媒病毒尚無有效的藥物和疫苗，滅蚊措施也無法控制蚊媒病毒的傳播流行。人們迫切需要成本低廉且環(huán)境友好的防控策略來阻斷蚊媒病毒的廣泛傳播。

據(jù)肽度TIMEDOO獲悉，4月19日，清華大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院程功教授團(tuán)隊聯(lián)合云南省畜牧獸醫(yī)科學(xué)院、深圳華大生命科學(xué)研究院等團(tuán)隊，在中國云南省發(fā)現(xiàn)一種能決定蚊蟲對病毒易感性的關(guān)鍵環(huán)境共生菌，通過在云南省西雙版納州的現(xiàn)場干預(yù)實(shí)驗(yàn)，研究人員證明該共生菌環(huán)境干預(yù)可有效阻斷疫區(qū)蚊蟲攜帶和傳播病毒。這項(xiàng)研究成果為重要蚊媒傳染病防控提供了全新的解決方案。相關(guān)研究成果在國際頂級學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》（Science）上發(fā)表，為這一領(lǐng)域帶來了革命性的進(jìn)展。

Science官網(wǎng)截圖

該研究發(fā)現(xiàn)，在白紋伊蚊及埃及伊蚊的腸道中定植一種名為Rosenbergiella_YN46的天然共生菌，可有效阻斷蚊蟲傳播黃病毒，包括登革病毒和寨卡病毒，這項(xiàng)工作在云南省進(jìn)行的實(shí)地實(shí)驗(yàn)中得到了證實(shí)。Rosenbergiella_YN46菌通過分泌一種葡萄糖脫氫酶，將吸血蚊蟲腸道環(huán)境快速酸化 (pH≈6.0)，導(dǎo)致蚊蟲腸道微環(huán)境重塑。前期大量研究已表明，登革病毒等蚊媒病毒的包膜蛋白對酸性信號敏感，當(dāng)病毒處于pH<6.5的酸性環(huán)境時，其包膜蛋白將發(fā)生不可逆的變構(gòu)，使病毒顆粒進(jìn)入脫衣殼的狀態(tài)并失去感染活性。因此，酸化的腸道環(huán)境可直接滅活進(jìn)入腸道的病毒顆粒，從而抑制蚊蟲通過吸血獲取病毒的能力，大幅降低蚊蟲對病毒易感性。這一發(fā)現(xiàn)不僅揭示了蚊蟲腸道微生物與病毒傳播之間的復(fù)雜相互作用，而且為蚊媒病毒傳播的防控提供了全新的策略。

Rosenbergiella_YN46菌通過分泌RyGDH因子重塑蚊蟲腸道微環(huán)境，抑制吸血蚊蟲感染并傳播病毒

研究團(tuán)隊通過對云南省多個地區(qū)的伊蚊腸道進(jìn)行大規(guī)模宏轉(zhuǎn)錄組測序，發(fā)現(xiàn)Rosenbergiella_YN46菌在自然界中的分布與云南省登革熱流行的地理分布存在高度相關(guān)性。目前已知的Rosenbergiella屬的細(xì)菌均與植物汁液和花蜜有關(guān)，是自然環(huán)境中廣泛存在的環(huán)境共生菌。云南省是我國登革熱等烈性蚊媒傳染病流行的主要地區(qū)。研究發(fā)現(xiàn)，在氣候環(huán)境相似、蚊蟲種群密度相似的條件下，云南省不同地區(qū)的登革熱流行存在顯著的不均一性和熱點(diǎn)區(qū)域。根據(jù)近十年的流行病學(xué)調(diào)查記錄，西雙版納和臨滄兩地常年存在登革熱暴發(fā)流行，但是相鄰的文山和普洱幾乎沒有登革熱的本地流行報道。因此，研究人員深入這四個地區(qū)，采集了氣候和環(huán)境因素相似地點(diǎn)的蚊蟲，并檢測 Rosenbergiella_YN46菌在野外蚊蟲腸道中的定植情況。分析發(fā)現(xiàn)，Rosenbergiella_YN46菌在文山和普洱 (非登革熱流行地區(qū)) 的蚊蟲腸道中有很高的定植率，而在西雙版納和臨滄 (登革熱流行地區(qū)) 的蚊蟲腸道中的定植比例很低。這個結(jié)果說明，Rosenbergiella_YN46菌的分布定植與云南地區(qū)登革熱流行地區(qū)特異性高度相關(guān)。

Rosenbergiella_YN46在自然界中的分布定植與云南地區(qū)登革熱流行地區(qū)特異性存在高度負(fù)相關(guān)

為了將這些研究成果推向?qū)嶋H應(yīng)用，研究團(tuán)隊設(shè)計并執(zhí)行了一系列現(xiàn)場干預(yù)實(shí)驗(yàn)。通過在蚊蟲孳生水體中加入Rosenbergiella_YN46菌，研究人員成功地將這種共生菌定植到了蚊蟲腸道中，并且顯著降低了蚊蟲感染登革病毒的比例。這些實(shí)驗(yàn)不僅驗(yàn)證了Rosenbergiella_YN46菌在阻斷蚊蟲傳播病毒方面的有效性，也展示了這種方法的潛在應(yīng)用價值。

此外，該研究還關(guān)注了Rosenbergiella_YN46菌的安全性問題，確認(rèn)了這種共生菌與蚊蟲的共生關(guān)系在自然界中已經(jīng)穩(wěn)定存在，其環(huán)境干預(yù)策略不會影響蚊蟲的自然適應(yīng)性或產(chǎn)生耐藥性問題。因此，用 Rosenbergiella_YN46進(jìn)行環(huán)境干預(yù)，可以作為一種具有巨大應(yīng)用潛力的防治策略，未來還可以進(jìn)一步確認(rèn)該菌的最合適的自然植物來源，期望通過天然植物的播種實(shí)現(xiàn)對登革病毒傳播的干預(yù)，阻斷蚊媒病毒傳染病在自然界傳播流行。然而，蚊蟲多樣化的自然棲息地和復(fù)雜的腸道菌群對Rosenbergiella_YN46的定植效率和有效性具有重大挑戰(zhàn)，Rosenbergiella_YN46在蚊蟲腸道定植的有效性仍需要在自然環(huán)境中進(jìn)一步研究。

清華大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院程功教授、朱毅斌助理研究員和云南省畜牧獸醫(yī)科學(xué)院王靜林研究員為論文的共同通訊作者。清華大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院博士生張禮銘、深圳華大生命科學(xué)研究院王達(dá)希副研究員為論文的共同第一作者。

美國康涅狄格大學(xué)醫(yī)學(xué)院王朋華教授、中國疾控中心傳染病所劉起勇研究員、湖北醫(yī)藥學(xué)院王云甫教授、深圳華大生命科學(xué)研究院李俊樺研究員、深圳市疾控中心石曉路研究員和深圳灣實(shí)驗(yàn)室傳染病所劉洋研究員為本論文合作作者。本研究受到科技部國家重點(diǎn)研發(fā)計劃“病原學(xué)與防疫技術(shù)體系研究”、國家自然科學(xué)基金委“病原體與宿主基礎(chǔ)科學(xué)中心”、國家自然科學(xué)基金委“國家杰出青年科學(xué)基金”、云南省“程功專家工作站”、云南省科技廳創(chuàng)新團(tuán)隊項(xiàng)目、西南聯(lián)合研究生院科技項(xiàng)目、新基石科學(xué)基金、騰訊基金科學(xué)探索獎、中國科協(xié)青年人才托舉工程等項(xiàng)目聯(lián)合資助。

文章鏈接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.adn9524

編輯：李麗