中科院植物生理生態所研究員王四寶

　　新浪財經訊 “CC講壇”第27期于2018年10月24日在北京東方梅地亞中心M劇場舉行，中科院植物生理生態所研究員王四寶出席并演講。

　　瘧疾是人類的頭號殺手，每年全球發病人數2-3億人，導致約60萬人死亡。蚊子是傳播瘧疾的主要媒介，他發現阻斷蚊子傳播瘧疾的“新武器”。

　　以下為演講實錄：

　　王四寶：大家好！我是來自中國科學院上海植物生理生態所的王四寶。

　　剛剛過去的炎炎夏日，想必大家都收到了來自蚊子的“紅包”。蚊子的叮咬不僅給我們造成皮膚局部的瘙癢，有時候它會傳播八十多種疾病。比如瘧疾，還有我們最近幾年聽到很恐怖的小頭癥的寨卡病毒，一些登革病毒，還有我們幾乎每個人可能都感染過的乙型腦炎。在這么多的疾病當中，每年導致了人類的死亡人數有70多萬人。這里面包括瘧疾和一些登革病毒的病例，因此蚊子被譽為世界上最致命的動物。

　　我們晚上被蚊咬，白天也被蚊子咬，我們怎么知道這些蚊子會傳播什么疾病呢？

　　比如有些蚊子喜歡白天干活晚上休息，這個蚊子叫伊蚊，我們也把它叫花斑蚊。它一般傳播一些寨卡病毒、登革病毒。有些蚊子晚上滋擾我們，像一些按蚊、還有一些庫蚊。庫蚊也叫家蚊，因為在我們家庭里面是最常見的。按蚊因為它傳播瘧疾，所以說它是最危險的一種生物。

　　在種種蚊蟲傳播的疾病當中，我們知道瘧疾最為嚴重。為什么呢？ 因為它每年單個疾病就可以導致2到3億人發病，而且死亡的人數大約有60多萬人。瘧疾我們現在也很清楚，它是由瘧原蟲這樣的一個寄生蟲感染引起的，由雌性的按蚊通過叮咬吸血在人群中進行傳播。癥狀主要有三點：一個是發冷、發熱、還有出汗，所以說得了瘧疾的病人，即使在夏天他也要蓋幾床被子，還有就是瘧疾有歷史記載，現在已經有4000多年的一個古老的疾病。現在是科技比較發達的年代，每年仍然在全世界造成這么嚴重的威脅，從側面可以看出來，瘧疾它是比較復雜的一個傳染病。

　　人類跟瘧疾已經經歷了4000多年的一個漫長而艱苦的斗爭。那么在與瘧疾相關的研究已經有五度獲得了諾貝爾獎。比如說拉維倫，

　　他首次發現瘧疾是由瘧原蟲感染引起的。羅斯發現了這個疾病是由蚊子來傳播的。因為過去，全世界的人都認為，瘧疾就是一種臟氣，就是由骯臟的空氣引起的。從而讓我們認識到蚊子可以傳播疾病的一個新的認識。后來這個米勒也是諾貝爾獎獲得者，他發現了強效殺蚊劑叫DDT。還有我們值得驕傲的我們國家的屠呦呦教授，她因為在抗瘧藥物青蒿素研究中有突出的貢獻，因此2015年也獲得了諾貝爾獎。

　　我們想與一個疾病五度獲得了諾貝爾獎，現在還是在全世界對我們人類的健康造成了威脅，充分地體現了這個疾病的嚴重性以及挑戰性。

　　在去年世界瘧疾報告病例顯示，瘧疾的數量現在出現了反彈。報告顯示：2016年比2015年的數據多了500萬，回升到了2012年的水平。我們國家曾經也受到了蚊子傳播瘧疾很大的影響。過去很多地區都發生了瘧疾，每年都有很多人死亡，對我們國家人口的健康造成很大的威脅。經過政府積極的防治，最近幾年我們瘧疾病例雖然得到了較好的控制，但是我們知道全球化貿易往來的頻繁以及我們國家正在推進的“一帶一路”的建設。

　　我們中國人到非洲、東南亞去旅游、去務工等等，在非洲、在東南亞被感染之后，回到國內發病，我們把它叫輸入性的病例。最近幾年每年都有三到四千例，因此瘧疾可以說它是一種無國界的傳染病，每個國家你都不能獨善其身。

　　我們知道，既然蚊子是瘧疾的幕后推手，如果我們把蚊子趕盡殺絕，是不是就萬事大吉了呢？事實上在米勒合成了DDT，在上個世紀50到60年代，人們就想用這種化學武器來簡單粗暴地大肆撲滅蚊子，

　　使用之后人們發現，大量地使用化學農藥不僅沒有把蚊子消滅，同時還引起了蚊子抗性的產生，也對我們的生態環境以及對蚊子的一些天敵昆蟲等等都造成了傷害。因此，蚊子已經在生態系統或食物鏈中占有著非常重要的地位。如果我們把蚊子趕盡殺絕，可能會導致生態災難。因為在熱帶雨林、森林中，還有很多以蚊子孑孓為食物的幾百種的魚類將會失去它們的食物。還有以蚊子為食物的一些昆蟲、青蛙、鳥類、蜥蜴還有蠑螈，很多的有益的生物都會失去一個重要的食物。因此，我們要想通過消滅蚊子來根除這個瘧疾顯得不太可能。因此我們人類也在認識自然的過程中，要不斷地去反思，我們可能需要和蚊子和平共存。

　　得了瘧疾之后另外一種手段就是被動地服用抗瘧藥。青蒿素目前在世界上控制瘧疾是最為有效的，但是不幸的是瘧原蟲太聰明了。2008年開始，在柬埔寨發現了惡性瘧原蟲對青蒿素產生了抗性。最近幾年，在東南亞周邊的國家已經發生了蔓延。因此，面對蚊蟲和瘧原蟲抗性的產生，目前，我們還沒有有效的疫苗，我們急需要研發新的控制瘧疾的手段。我們怎樣去改變過去的思路，發展顛覆傳統的新策略呢？

　　最近幾年，我們根據自己的經驗發展了一個控制、阻斷瘧疾傳播的一個新的策略，我們利用蚊子腸道里的細菌來阻斷瘧疾傳播。這樣在不殺蚊子的情況下，就可以阻斷瘧疾。既解決了生態環境的問題，

　　也控制了疾病。

　　對蚊子來說，蚊子感染瘧原蟲它也是一個受害者。蚊子吃了一口血只有幾微升的血液，大約有1萬個瘧原蟲到蚊子的腸道里去，這個時候瘧原蟲雌雄進行交配，通過一系列地發育，大約在18個到20個小時之后，這個瘧原蟲變成了我們把它叫動合子，它就可以運動，可以侵入到蚊子的中腸細胞里去。1萬個瘧原蟲有多少個能夠成功地侵入到細胞，一般在野外僅僅只有5個，所以大量的瘧原蟲在蚊子腸道里被消滅掉了。我們說打蛇我們要打七寸，因此蚊子的腸道是我們圍剿并全殲瘧原蟲的一個最佳的戰場。第二個，當我們把蚊子腸道打開之后，我們會發現里面取了血液，除了瘧原蟲，我們也會看到里面有很多很多的細菌，同時我們也發現在蚊子吸血的時候，這個細菌也會利用血液豐富的營養進行大量地增殖，因此我們就想到，我們為什么不用這個蚊子的腸道的朋友——細菌，來讓它產生一些殺瘧原蟲的藥物。

　　把瘧原蟲阻斷在蚊子的腸道里面不就可以阻斷了瘧疾傳播了嗎？我們選擇了一個在蚊子腸道里面比較普遍的一個細菌。這個細菌必須要具有以下幾個特點：第一，它可以穩定定植在腸道里面；第二個，這個細菌可以在體外我們可以培養，我們可以用人工的培養基把它生長起來；第三個，這個細菌我們可以通過基因的手段進行操作；第四個，我們要有殺瘧原蟲的藥物的基因；最后一個，我們要怎樣通過一些手段，把這個細菌進行武裝，讓它變成抗瘧的戰士去蚊子腸道里把瘧原蟲給殲滅掉。

　　我們通過大概兩到三年的時間找到了一個細菌叫成團泛菌。我們通過把大腸桿菌里面的一些表達的系統，通過合成生物學的手段導入到表達抗瘧的成團泛菌。我們通過實驗證明它非常有效地在蚊子腸道里把瘧原蟲給殺滅掉。因此，我們這個實驗就發表在《美國科學院院報》上，這個實驗它的意義就在于，我們首次通過實驗證實了，我們利用腸道細菌來阻斷蚊子傳播瘧疾這個思路的有效性。雖然成果已經發表，但我們如何把實驗室里面的基礎研究推向應用呢？

　　我們當時遇到一個非常嚴峻的挑戰。如果我們能夠找到一種細菌，

　　它可以通過蚊子產卵進行垂直傳播，這個挑戰可能就迎刃而解了。想的簡單，但是如何去獲得這樣的一個細菌？現在講起來，我們是在一個研究過程中偶然發現的一個成果。

　　我有一次在顯微鏡下去解剖蚊子的卵巢的時候，我們就發現這個卵巢似乎被一種細菌感染了。通過我多年的思考以及研究的經歷，我發現這個卵巢上附著的細菌具有重大的意義。因為卵巢上附著的細菌就有可能通過蚊子的產卵傳播給下一代，為了證明這個細菌的重要性，我們就把這個綠色熒光的蛋白基因導入到細菌里面，為了標記這個細菌，這樣在顯微鏡或者在蟲體里面我們就可以去追蹤，就可以很容易地看到它。

　　我們通過一系列的實驗把綠色熒光蛋白導入到這個細菌是比較簡單的，全世界好多實驗室都可以做，我們通過這個手段證明了這個綠色熒光標記的細菌，可以進入到雄蚊子的附腺里，我們也證明了雄蚊在交配的過程中，可以通過精液把這個細菌傳播給雌蚊。我們后續的實驗也證明了綠色熒光的細菌，可以附著在蚊子的卵巢里面。

　　我們通過一個大籠的實驗，里面放了5%的攜帶綠色熒光蛋白的雄蚊，同時我們也讓5%的雌蚊攜帶這個帶有紅色標記的細菌。通過讓蚊子交配產卵，我們飼養到幼紋、成蚊。我們發現百分之百的幼蚊和成蚊，都攜帶了我們這個帶有熒光標記的細菌。從而證明了這個細菌可以在一代至少是5%的接種率，就可以傳播到百分之百的下一代蚊蟲里面。因此垂直和水平傳播能力細菌的發現，為我們將來表達抗瘧基因成為一個非常完美的載體，有望解決我們把抗瘧基因擴散到整個蚊群中這個世界性的難題。

　　我們知道蚊子腸道的細菌大部分都是革蘭氏陰性菌，它的細胞壁比較厚。我們要在蚊子的腸道里表達一些抗瘧的基因，讓它的產物出來，就是導彈要出鞘。在革蘭氏陰性菌里面表達一個蛋白，比如綠色熒光蛋白很容易，但是你要讓這個細菌去表達分泌到細菌細胞的胞外

　　就是非常難的。

　　最后我們有幸找到了一個叫“血紅素結合蛋白”。利用一個分泌系統可以把這個表達的外源，這個基因的產物分泌出去，叫AS1細菌。我們通過基因改造讓它同時串聯表達五種不同的抗瘧基因，這些基因殺瘧原蟲的機制也是不一樣的。如果要想瘧原蟲同時給五種抗瘧的藥物產生抗性，應該還是有一定的難度。

　　我們發現蚊子的腸道有一種蛋白酶叫胰蛋白酶。這個胰蛋白酶它專門切割一個位點，叫精氨酸和賴氨酸的位點。有了這個好武器，接下來我們就通過把這個細菌在LB培養基里去培養。培養大概七、八個小時，然后我們再收集這個細菌的菌體，把它加到5%的蔗糖溶液里，再把蔗糖溶液加到這個棉球來飼喂蚊子。蚊子獲得了這個表達五個彈頭的抗瘧細菌，我們再讓蚊子去感染瘧原蟲的血，然后再進一步地去解剖蚊子的中腸。我們發現這個多彈頭的細菌，可以有效地將瘧原蟲阻斷在蚊子的腸道里。因此這個方法不僅能夠在蚊子腸道里有效地阻斷瘧疾傳播，而且可以攻克抗瘧基因和抗瘧細菌擴散到整個蚊群的關鍵挑戰。因此我們的文章去年發表在了美國《科學》雜志上。

　　我們這個思路，不僅對于阻斷瘧疾傳播有很好的應用前景，同時對蚊子傳播登革熱、寨卡，以及其他的蚊媒病控制，都有很好的借鑒作用。所以針對瘧疾的控制，沒有一個靈丹妙藥，沒有一種措施是萬全之策。在這里還要強調，我們不僅將來會應用這個基因改造的細菌，同時我們也要利用一些控制蚊蟲的手段。我們現在也在研發一些天然的蚊蟲的生物殺蟲劑，我們也要創新研發更好的抗瘧的藥物，還要研發一些抗瘧的疫苗。

　　面對瘧疾的挑戰性和它的難度，要根除瘧疾，我們任重道遠。很長一段時間，我們還遠遠在路上。我們不僅要有賴于瘧疾科技的發展，我們也要不斷地去創新，發展新的工具和新的手段，同時綜合過去和未來的一些新的工具。最后一點，也是最為重要的：根除瘧疾，可能需要全球的努力！

　　謝謝大家！

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責任編輯：謝長杉