拯救數百萬人性命的基因改造工程!科學家讓母甘比亞瘧蚊失去繁衍能力,瘧疾疫情可望趨緩

2018-09-27 10:00

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據世界衛生組織統計,2016年全球有44.5萬人死於瘧疾,不過現在基因科技有望改變現今瘧疾肆虐的情景。醫學期刊《自然生物技術》9月24日刊出論文,英國科學家利用基因改造工程,使養在實驗室中的母甘比亞瘧蚊逐漸失去繁衍能力,其後代最多僅能繁衍至11代。未來科學家期望透過此技術抑制全球病媒蚊數量,減少世界各地瘧疾疫情。

這篇刊於《自然生物技術》(Nature Biotechnology)的論文指出,英國倫敦帝國學院(Imperial College London)研究團隊對瘧疾主要帶原者—甘比亞瘧蚊(Anopheles gambiae)執行實驗,利用「CRISPR-Cas9」基因編輯技術,改造在蚊子生育繁殖中扮演重要角色的性別染色體。實驗中的樣本母蚊受改造後,產卵量大減,最多僅能繁衍7至11代,使原生蚊群最終完全滅絕。

自人類有文字記錄以來,瘧疾的陰影就在醫療史上揮之不去,即使現今醫療技術已能有效預防瘧疾,2016年仍有2.16億人感染瘧疾,且90%病例集中於醫療資源匱乏的非洲大陸,全世界91%的死亡病患也在非洲。此次抗瘧研究團隊成員克里桑蒂(Andrea Crisanti)就表示:「20年來,人類年年投注心力、資源研究瘧疾,但病例數量卻未出現明顯下降,2016年我們首度成功突破此困境,接下來還需要投入更多研究來對抗瘧疾。」

瘧原蟲進入蚊子體內細胞。(維基百科,Ute Frevert、Margaret Shear ,CC BY 2.5)
瘧原蟲進入蚊子體內細胞。(Ute Frevert、Margaret Shear @ Wikipedia / CC BY 2.5)

病毒免疫過濾機制  促生基因工程技術

帶領研究團隊突破困境的靈感,來自細菌免疫系統:細菌中存在特定基因組,此類基因組協助細菌偵測病毒攻擊,並摧毀其DNA。英國廣播公司(BBC)報導,從此機制發展出的基因技術—CRISPR正是本次實驗的大功臣。實驗發現,帶有單股改造X染色體的雌、雄病蚊在行為上與普通蚊子無異,但兩隻帶有改造基因病蚊結合所生下的母蚊後代,將出現雌雄同體的生理特徵,且無法再叮咬其他生物,更不會產卵。帶有此基因的母蚊在群體間的繁衍行為,進一步使此基因快速擴散,最終導致整個群體滅亡。

該實驗指出,樣本蚊接受基因改造後,生殖器官與口器出現功能異常。(翻攝自原論文)
該實驗指出,樣本蚊接受基因改造後,生殖器官與口器出現功能異常。(翻攝自原論文)

過去也有科學家嘗試改造蚊子基因來消滅蚊子,不過這類實驗實際運用到野外蚊群後,常常受到自然界頻繁的基因突變現象挑戰,且多以失敗告終。但這次英國科學家對自家實驗很有信心,他們表示,本次基因工程實驗中針對的X染色體,屬於高度保守的DNA序列,就算歷經基因突變,大部分仍能帶有損害病蚊生命的能力。

現階段,研究團隊希望將此技術的實驗場景,轉換至樣本數更大量的真實環境中,畢竟生物的生存競爭行為與其他環境因素對實驗成果都可能產生影響。儘管研究團隊判斷,他們還需花費5到10年才能完成不同品種蚊子的野外試驗,不過他們也樂觀預期:「基因工程提供的解方有加快消滅瘧疾的潛力,克服物流障礙,改善醫療資源匱乏地區受瘧疾肆虐的困境。」

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