清華新聞網(wǎng)9月4日電 蚊媒病毒病已經(jīng)成為全球公共衛(wèi)生的重大威脅。全球超過(guò)一半人口生活在高風(fēng)險(xiǎn)地區(qū)，而大多數(shù)蚊媒病毒病仍缺乏有效疫苗和特效藥物。傳統(tǒng)化學(xué)殺蟲(chóng)劑正面臨耐藥性和生態(tài)安全問(wèn)題。近日，清華大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院教授程功與深圳灣實(shí)驗(yàn)室研究員劉洋發(fā)表綜述文章，系統(tǒng)總結(jié)了基于微生物的蚊媒控制策略的最新進(jìn)展，探討了作用機(jī)制、轉(zhuǎn)化潛力及田間應(yīng)用前景，并指出發(fā)展生態(tài)友好型微生物媒介疾病防控的未來(lái)戰(zhàn)略方向。
蚊蟲(chóng)的生命周期包括卵、幼蟲(chóng)、蛹和成蟲(chóng)四個(gè)階段，每一階段都為種群抑制提供潛在干預(yù)靶點(diǎn)（圖1）。細(xì)胞內(nèi)共生菌Wolbachia以其誘發(fā)的細(xì)胞質(zhì)不相容效應(yīng)（cytoplasmic incompatibility, CI）而著稱(chēng)，使感染雄蚊與未感染雌蚊的后代無(wú)法孵化，從而顯著降低蚊蟲(chóng)種群密度。其他微生物也能影響蚊蟲(chóng)繁殖與發(fā)育。例如，昆蟲(chóng)病原真菌Metarhizium humberi可附著于卵殼并導(dǎo)致胚胎死亡，Aspergillus tamarii會(huì)削弱蚊蟲(chóng)的繁殖力。在水生階段，幼蟲(chóng)和蛹更易受到環(huán)境微生物影響：Bacillus thuringiensis israelensis（Bti）和Lysinibacillus sphaericus等細(xì)菌通過(guò)分泌特異性毒素殺死幼蟲(chóng)。這些研究凸顯了微生物在蚊蟲(chóng)種群抑制中的多樣化潛力。
圖1.靶向蚊蟲(chóng)不同生命周期階段的微生物種群抑制策略
除控制蚊蟲(chóng)數(shù)量外，利用微生物削弱蚊蟲(chóng)感染傳播病毒的能力同樣關(guān)鍵（圖2）。在這方面，Wolbachia是目前研究最深入的共生菌。其多個(gè)株系（如wMel）在伊蚊中展現(xiàn)出廣譜抗病毒作用，可通過(guò)激活Toll、IMD和JAK-STAT等免疫通路，誘導(dǎo)活性氧（ROS）產(chǎn)生，增強(qiáng)RNA干擾（RNAi），以及干擾脂質(zhì)代謝與囊泡運(yùn)輸過(guò)程，從而有效抑制病毒的復(fù)制與傳播。
新興候選中，Rosenbergiella_YN46尤其為引人關(guān)注。它能分泌葡萄糖脫氫酶（RyGDH），通過(guò)降低蚊蟲(chóng)中腸pH來(lái)破壞病毒包膜結(jié)構(gòu)，從而抑制登革熱和寨卡病毒感染，展現(xiàn)出較高的應(yīng)用潛力。
圖2.蚊蟲(chóng)共生微生物抑制病毒感染的多元機(jī)制
Chromobacterium屬菌株可分泌蛋白酶和脂肪酶降解病毒顆粒，Proteus和Paenibacillus可上調(diào)抗菌肽表達(dá)以降低病毒滴度；部分昆蟲(chóng)特異性病毒（ISVs）則通過(guò)超感染排斥（Superinfection Exclusion）和資源競(jìng)爭(zhēng)抑制病原性病毒復(fù)制；亞致死劑量的真菌感染（如B. bassiana）亦可通過(guò)免疫激活提高蚊蟲(chóng)的抗病毒能力。
多種基于微生物的蚊媒病毒病防控策略正逐步從實(shí)驗(yàn)室走向半田間試驗(yàn)、田間評(píng)估，甚至在部分地區(qū)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用，主要包括蚊蟲(chóng)種群抑制與種群替代兩類(lèi)途徑。種群抑制目前仍是應(yīng)用最廣泛的方式，多種微生物殺幼蟲(chóng)劑和殺成蟲(chóng)劑已商業(yè)化使用數(shù)十年，并在實(shí)踐中被證明行之有效（圖3）。
圖3.經(jīng)半田間、田間或?qū)嶋H操作評(píng)估的微生物控蚊策略
其中，Bti依靠特異性毒素高效殺幼蟲(chóng)，L. sphaericus具有持久的殘留活性，Spinosad對(duì)已產(chǎn)生抗藥性的幼蟲(chóng)仍有效；真菌制劑如B. bassiana在誘捕裝置中則兼具殺滅與誘集雙重功能。在種群替代策略中，釋放感染Wolbachia的蚊蟲(chóng)以取代野生種群，可顯著降低疾病傳播率，全球多地的野外試驗(yàn)均已報(bào)道蚊媒病毒發(fā)病率明顯下降。
與直接降低蚊蟲(chóng)數(shù)量的策略不同，以病毒抑制為目標(biāo)的微生物干預(yù)策略不破壞生態(tài)環(huán)境和食物鏈，具有阻斷病毒傳播甚至根除蚊媒疾病的潛力。然而，該類(lèi)方法大多仍處于早期探索階段。當(dāng)前主要難點(diǎn)包括生態(tài)適應(yīng)性不足、田間定植穩(wěn)定性與傳播能力有限，以及缺乏大規(guī)模驗(yàn)證數(shù)據(jù)。未來(lái)亟需在遞送系統(tǒng)優(yōu)化、長(zhǎng)期防控效果評(píng)估及生態(tài)安全性研究等方面取得突破，推動(dòng)此類(lèi)策略真正走向廣泛應(yīng)用。
9月3日，研究成果以“微生物助力蚊媒病毒病防控：從實(shí)驗(yàn)室到田間”（Microorganisms in mosquitoes for controlling mosquito-borne viral diseases: from lab to field）為題，發(fā)表于《微生物學(xué)趨勢(shì)》（Trends in Microbiology）。
深圳灣實(shí)驗(yàn)室研究員劉建英，清華大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院博士后張禮銘、2023級(jí)博士生童話(huà)和昆明理工大學(xué)2022級(jí)博士生李節(jié)為論文共同第一作者。清華大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院教授程功與深圳灣實(shí)驗(yàn)室研究員劉洋為論文共同通訊作者。清華大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院為第一完成單位，深圳灣實(shí)驗(yàn)室為第二完成單位。研究得到科技部國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、深圳市醫(yī)學(xué)研究專(zhuān)項(xiàng)資金、國(guó)家自然科學(xué)基金委、深圳醫(yī)療衛(wèi)生“三名工程”、西南聯(lián)合研究生院科技項(xiàng)目、新基石研究員項(xiàng)目與科學(xué)探索獎(jiǎng)等的聯(lián)合資助。
論文鏈接：
https://doi.org/10.1016/j.tim.2025.08.005
供稿：基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院
編輯：李華山
審核：郭玲
