前沿 | 用细菌来治理传染病？！《科学》：天然细菌可防止蚊虫叮咬造成的寄生虫传播

▎药明康德内容团队编辑

在过去的一个世纪里，疟疾的控制干预措施并没有太大的变化，杀虫剂一直是主要的预防手段。然而，随着蚊子和疟原虫逐渐发展出耐药性，我们迫切需要新的预防策略。近期，约翰霍普金斯大学（Johns Hopkins University）公共卫生学院与葛兰素史克（GSK）的研究人员合作揭示了一个预防疟疾的潜在新方法：一种天然存在的细菌及其分泌的化学物质可以抑制疟原虫在蚊子体内的发展，从而防止蚊虫叮咬造成的疟原虫传播。这种方法具有明显优势：不仅技术含量低，易于复制，而且无需使用基因改造技术。

目前，这篇研究已经发表在知名学术期刊《科学》杂志上，作者表示，这种方法可以与现有的有效疟疾控制策略完美结合。

这项研究起始于一次意外的发现。彼时，GSK的研究人员正在研究抗疟疾药物，他们意外注意到，在用于测试药物的蚊子种群中，其中一类蚊子正在逐渐对恶性疟原虫的感染产生抵抗力——恶性疟原虫是导致大部分疟疾死亡的寄生虫。经过分析，研究人员发现这些对疟原虫感染产生抗性的蚊子体内都存在一种名为Delftia tsuruhatensis（简称TC1）的天然细菌，如果蚊子携带TC1，那么体内疟原虫的发育就会受到影响。

为了探明这一现象背后的原理，GSK的研究人员与约翰霍普金斯大学的学者们携手开展后续研究工作。首先，他们把经过TC1和恶性疟原虫感染的血液喂给蚊子。22小时后，当研究人员解剖蚊子时，他们注意到蚊子体内恶性疟原虫的动合子很少，这意味着这种细菌在非常早期的阶段就抑制了疟原虫的发育。

图片来源： 123RF

接下来，一名研究人员发现，如果采用细菌培养液的上清液来喂蚊子，疟原虫的发育也会受到抑制。这表明上清液含有遏制疟原虫的抑制剂，细菌很可能通过分泌攻击疟原虫的抑制剂来起作用。随后，研究人员进一步分离、解析了上清液中的有效成分，最终鉴定出了一种名为harmane的化合物。在高剂量下，它可以作为强效神经毒素。进一步的实验显示，喂给蚊子的血液中harmane或TC1的水平与恶性疟原虫的动合子形成之间存在负相关性。

不仅如此，当研究人员把harmane涂抹在玻璃盘上，并让蚊子在盘子上坐一个小时后再饲喂受疟原虫感染的血液，发现坐在涂有harmane的盘子上的蚊子体内疟原虫的发育受到了严重的损害。这一结果意味着harmane可以穿透蚊子的角质层（蚊子腿的外部）并抑制疟原虫的发育。

为了把实验室的成果转化为实际应用，研究人员在非洲布基纳法索进行了两次实地测试：一次是将浸泡在含有糖和TC1的混悬液中的棉球放在蚊子的栖息地过夜，另一次是把蚊子幼虫放在含有TC1的水中饲养到成年。在棉球实验中，大约75%的蚊子吸收了细菌，而所有在含TC1细菌环境中长大的成年蚊子都被这种细菌定植。

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在另一组实验中，研究人员从附近的环境中捕捉蚊子，并将它们留在含有上述浸湿棉球的环境中。然后给它们喂食当地感染恶性疟原虫患者的血液。这些蚊子能够抑制疟原虫，有效率约为74%。

研究结果表明，在疟疾流行的地方，这种细菌有可能像杀虫剂一样被广泛应用。杀虫剂长期以来一直被用作疟疾控制策略，但是蚊子经常会对其产生耐药。研究人员指出，TC1可以降低蚊子产生耐药性的可能性。首先，TC1不会直接杀死蚊子——它只是阻止蚊子体内导致疟疾的寄生虫的生长。而且蚊子体内的寄生虫比人类少得多，所以它们不太可能发展出克服细菌的方法。

尽管如此，将TC1释放到环境中的想法还是引发了一些疑虑，比如对生态系统的影响如何，以及这种细菌又将对人类产生哪些影响？

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研究人员在论文中指出，TC1菌株自然存在于许多不同的生态系统中，包括淡水、盐水、土壤和其他昆虫物种。一种基于这种细菌的产品已经作为大豆土壤添加剂出售，这支持了其在环境中安全释放的潜力。研究人员目前正在调查这种细菌在蚊子自然繁殖地中的持久性和传播情况，并开展研究以了解它对蜜蜂等非目标生物的影响。

至于这种细菌对人类的影响，据报道，它在医院环境中是一种机会病原体，会在患有基础疾病的免疫力低下人群中引起严重症状。但是在作为杀虫剂使用的情况下，它首先不太可能传播给人类，至少不会被蚊子传播——实验表明，当携带TC1的蚊子叮咬小鼠时，它们不会把细菌传染给小鼠，因为它们的唾液中没有这种细菌。

此外，该研究表明，如果把这种方法与分发蚊帐等措施相结合，疟疾的临床病例可以进一步减少15%。这意味着，借助这种策略，我们可以拯救更多的生命。然而，必须明确一点：仅依靠这种方法并不能完全消灭疟疾。为了更有效地对抗这一疾病，我们需要综合运用各种策略，包括杀虫剂、疫苗和药物治疗。

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这种方法令人兴奋之处在于，它运用了一种在自然界中广泛分布的天然细菌。与其他需要对蚊子或细菌进行基因改造的方法相比，这种细菌可以在更短的时间内进行实地测试。GSK表示，在确定了最终的产品配置后，研究小组将进一步研究其对人类和环境的安全性。GSK将在该疗法的安全性、有效性和规模化生产方面提供支持。但该公司同时也指出，最终的产品开发最好还是由第三方来完成。

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参考资料：

[1] Wei Huang et al. ,Delftia tsuruhatensis TC1 symbiont suppresses malaria transmission by anopheline mosquitoes.Science381,533-540(2023).DOI:10.1126/science.adf8141

[2] Malaria’s Latest Foe? Bacteria. Retrieved August 9，2023 from https://publichealth.jhu.edu/2023/bacteria-a-new-weapon-against-malaria

[3] GSK identifies bacterium with malaria-fighting potential，Retrieved August 9，2023 from https://www.fiercebiotech.com/research/gsk-identifies-bacterium-malaria-fighting-potential

[4] New research published in Science highlights potential of a naturally occurring bacterium to help eradicate malaria，Retrieved August 9，2023 from https://www.gsk.com/en-gb/media/press-releases/new-research-published-in-science-highlights-potential-of-a-naturally-occurring-bacterium-to-help-eradicate-malaria/#:~:text=Research%20published%20in%20Science%20today,for%20new%20anti%2Dmalarial%20interventions.

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