“當前，以藥浸蚊帳和室內滯留噴灑為主的媒介按蚊控制仍是預防瘧疾的關鍵措施，然而對戶外媒介按蚊控制仍缺乏新技術，特別是針對斯氏按蚊，亟須研發新技術。”近日，中山大學中山醫學院副教授張東京在接受《醫學科學報》采訪時表示，斯氏按蚊已逐漸入侵非洲國家城市中心，并定植擴散，給“非洲瘧疾控制和消除計劃”帶來嚴峻挑戰。
張東京觀察按蚊。（受訪者供圖）
憑借此前中山大學中山醫學院在使用昆蟲不育技術（SIT）控制媒介伊蚊方面積累的經驗，張東京團隊著手研發SIT應用于控制城市瘧疾媒介的斯氏按蚊，以解決戶外瘧疾媒介傳播的問題。
“與傳統蟲媒防治方法相比，這種做法不會產生環境污染，控蚊特異性強，不禍及其他有益生物或害蟲天敵，并且不會誘導蚊子產生抗藥性，防治效果持久，是目前唯一有可能在一個區域內根除特定蚊蟲、達到控制疾病傳播目的的現代生物防治技術。”張東京說。
輻照處理，實現絕育
SIT由美國農業部的科學家在20世紀初提出，最初用于對付造成嚴重經濟損失的蠅類害蟲——螺旋蠅，并在20世紀中期取得較好的防治效果，成功在美洲大陸根除該蠅。進入21世紀，科學家開始嘗試將SIT用于控制一些傳播疾病的昆蟲，比如蚊子。
那么，SIT滅蚊是如何操作呢？張東京解釋稱，先在實驗室條件下繁育出大量的蚊子種群，之后當蚊子達到適當的發育階段時，使用伽馬射線或X射線等輻射源對其進行輻照，損壞雄性蚊子的生殖細胞，使其不育。然后將這些被輻照處理過的雄性蚊子釋放到自然環境中，讓這些不育雄性蚊子與野生雌性蚊子交配、無法產生后代，從而減少蚊子種群的數量。
“由于蚊子的生命周期相對較短，為了持續控制昆蟲種群，需要定期釋放新的不育蚊子。同時，需要對蚊子種群的數量和分布進行持續監測，以評估SIT的效果并調整控制策略。”張東京說，現有的實驗結果初步顯示，通過SIT可以有效減少蚊子種群的數量，降低疾病的傳播風險。
不同蚊種，技術各異
需要指出的是，不同蚊子的生物學特性不一樣，雖然都遵循從卵、幼蟲到蛹、成蚊的成長過程，但每個階段所需要的食物、氧密度、水源、pH值、密度完全不一樣，生長發育速度也存在差異。
比如，伊蚊的卵在實驗室可以較長時間保存（數月），需要時拿出孵化。而按蚊的蚊卵是不能保存的，產下的蚊卵必須馬上孵化。
另外，囿于當前的技術瓶頸，不管是伊蚊還是按蚊在雌雄分離方面都不可能做到100%。伊蚊的雌雄蛹大小區別明顯（超過20%），研究人員通過一個簡單的裝置，就可以很容易地將它們分離。但按蚊的雌雄蛹是沒有大小區別的。
“通過搜索的文獻，再結合針對其他按蚊建立的一些技術標準，我們通過行為學的差異，即雌蚊吸血、雄蚊不吸血對其進行分離。分離主要是通過在血餐里添加一些有毒性物質，使雌蚊吸完毒血之后死掉，剩下的就是雄蚊。”張東京承認，通過行為學的差異進行分離的效率比較低，花費時間也比較長。使用有毒物質雖然毒死了雌蚊，但如果雄蚊沾到被毒死的雌蚊體液后，也會導致死亡、造成部分損失。在成蚊階段采用圖像識別結合深度學習進行分離，或建立基于溫度敏感致死性別遺傳蚊株，通過升溫在幼蟲階段特異殺死雌蚊幼蟲等，可能是未來解決按蚊雌雄分離的發展方向。
另外，蛹輻照與成蚊輻照在輻照絕育劑量上也是有差別的。
張東京介紹，蛹輻照需要在水里，而輻照所產生的氧負離子與容器的氧氣存在相關性。當蛹在水里的時候，水也會吸收一些輻照劑量。這兩個因素疊加，舉個例子，原本可能只需要100Gy劑量輻照就能使雄蚊產生99%的絕育效果，但因為輻照微環境的改變，輻照劑量必須提升至150Gy才可以達到類似的結果，這樣勢必傷及雄蚊。
成蚊輻照是一個一個蚊子疊起來，沒有水的存在，也沒有缺氧環境，這樣輻照的劑量相比蛹輻照大大降低，還可以維持絕育的強度。成蚊輻照之前將其放置于一個恒定的低溫環境，使其處于昏睡狀態，輻照效果更好。“我們是世界上首個嘗試成蚊規模化輻照，并且取得穩定的絕育效果的團隊。基于該結果，2023年12月，我們還牽頭制定了《白紋伊蚊雄蚊規模化輻照雄性不育技術要求》這一團體標準。”
“相比野生雄性蚊子，經過輻照后的雄性蚊子在野外的求偶交配能力的確會降低，因此我們目前采取的策略是‘以量取勝’。”張東京提醒，在釋放過程中難免會有一些經過輻照后的雌性蚊子，所以必須對它的安全性進行評估，特別是評估雌蚊在經受輻照之后傳播病原體的能力是增強，還是沒有改變或者降低等。
風險較低，仍需溝通
談到為何將斯氏按蚊作為研究對象，張東京表示，主要基于兩方面的原因：其一，斯氏按蚊主要分布在南亞和阿拉伯地區，但其憑借強勢的入侵能力已經慢慢入侵到非洲；其二，當前瘧疾主要發生在非洲的農村地區，但隨著非洲城市化進程加快，有學者預測，城市瘧疾防控值得關注，斯氏按蚊恰恰能在城市定植。
并且，在相關文獻檢索過程中，研究人員發現，在50多篇文獻中僅有1篇文章是在SIT框架下對斯氏按蚊的研究。“我們也覺得這個蚊種應該是未來研究的重點，特別是在城市地區，所以就考慮研發SIT控制這一城市的瘧疾媒介。”
實際上，過去幾十年在SIT控制領域，伊蚊方面進展得比較快。早在2020年，國際原子能機構就聯合世界衛生組織發表了SIT作為防治媒介伊蚊傳播疾病的指導性框架。他們認為，使用SIT控制媒介蚊蟲，生態與健康風險都非常低。
不過，新技術實驗與應用都需要與政府部門、民眾進行充分溝通。并且，經過SIT處理后的蚊子進行野外釋放時，不同國家監管政策也不一樣。
“目前，就我掌握的資料來說，多數國家對SIT控制蚊蟲持支持態度。但一般情況下，我們如果去野外釋放絕育蚊子，還是最好與當地政府、民眾講清楚。獲得他們的支持很重要。”張東京認為，SIT發揮作用有點類似于天敵，“雄蚊與野生雌蚊交配，并不殺死雌蚊，只是使這個雌蚊產生的蚊卵不能孵化”。
聯合施治，事半功倍
既然SIT的控蚊效果值得期待，但為何在實際應用上并不奏效？對此，張東京表示，最主要的原因就是資金、人力投入遠遠不夠。“如果沒有多少人參與這個項目研究，技術更新、迭代肯定比較慢。”
另外，使用SIT控蚊更多是“靠量取勝”，但實際情況是每個蚊子工廠的產量是固定的，可能一周最多幾百萬只，“目前能夠控制的區域有限，需要從技術上提高效率，推廣應用才有商業價值”。
目前，相比伊蚊是登革熱的主要傳播媒介、庫蚊是乙腦的主要傳播媒介，按蚊是瘧疾傳播的主要傳播媒介。我國瘧疾處于消除階段，主要防范輸入性瘧疾引起的本地流行。
立足全球消除瘧疾的大背景，張東京建議，SIT最好與傳統滅蚊技術相結合，才能對病媒傳播疾病的防控產生事半功倍的效果。傳統技術沒有辦法把害蟲種群密度控制到100%，還會有一些殘留，那么SIT就針對這些殘留發揮作用。“我們已經在小規模區域實現了登革熱媒介白紋伊蚊的種群清除。”