讓瘧蚊絕子絕孫 基因工程技術首次成功

by:時穿
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夏天的時候在室內,你是不是有碰過即使點了蚊香、貼了防蚊貼片、電蚊拍從旁待命,卻還是沒辦法杜絕蚊子的狀況呢?最近,有一組科學家成功地讓實驗室裡的蚊子絕子絕孫,讓上述的防蚊妙招全部靠邊站。

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圖為一隻史帝芬塞瘧蚊(Anopheles stephensi)正在吸血。最近,有一組生物學家利用基因工程技術,消滅了實驗室裡的瘧蚊。

路透社

消滅瘧疾  從源頭做起

面對全球對抗瘧疾的速度停滯,世界衛生組織(WHO)警告,如果人類無法加速對抗瘧疾的方法,屆時就可能沒辦法控制疫情。以 2016年為例,全球有 2億1,600萬人感染瘧疾,當中有 44萬5,000人因此死亡,絕大多數的死亡案例幾乎都出現在非洲撒哈拉以南的嬰幼兒身上。

這也讓有些科學家想到,既然瘧疾是蚊子造成的,如果我們能消滅這些蚊子,不就能解決這個問題了嗎?

遺傳法則  徹底滅蚊

2003年,倫敦帝國學院生物學家克里桑提(Andrea Crisanti)和博爾特(Austin Burt)便想到,想要消滅這些能傳播瘧疾的蚊子,或許打破牠們的遺傳法則是一個方法,並在最近的研究中證實了這件事。

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圖為 2017年11月,在泰國曼谷的公共衛生部(Public Health Ministry)實驗室裡的矮小瘧蚊(Anopheles minimus)。

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專攻撒哈拉以南瘧蚊

在全球約有 3,500種的蚊子當中,只有 40種蚊子能夠攜帶瘧疾病原蟲,而克里桑提和博爾特的研究對象——甘比亞瘧蚊(Anopheles gambiae)——正是非洲撒哈拉以南地區造成瘧疾肆虐的蚊子。

雄蚊有沒有  一切正常

甘比亞瘧蚊身上有一組和性別有關的基因「doublesexgene」,這組基因在雄蚊身上只有一個,但雌蚊身上有一對。

克里桑提和博爾特的做法就是要改變甘比亞瘧蚊身上的這組基因,雄甘比亞瘧蚊身上的這個基因不論有沒有被改過,都不會有事。

雌蚊有兩個  就不產卵

但有一對「doublesexgene」的雌蚊就不一樣了:如果其中一個被換成改過的基因,一切正常,但如果兩個都換成改過的基因,這隻雌甘比亞瘧蚊就會同時出現雄蚊和雌蚊的特徵——既不會咬人,也不會產卵。

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圖為 2012年10月,在泰國北碧府(Kanchanaburi Province)的瘧疾診所,泰國公共衛生部的官員手上拿著生活在泰國-緬甸邊境的小朋友血液檢體。

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讓瘧蚊絕子絕孫

結果發現,克里桑提和博爾特修改過的基因幾乎 100%傳遞到下一個世代,在實驗室裡的甘比亞瘧蚊們繁衍到第 7-11代之後,由於缺乏具有生育能力的蚊子,實驗室裡的甘比亞瘧蚊絕子絕孫,整個族群瓦解。

基因驅動  第一次成功

這種技術稱為「基因驅動」(gene drive),雖然「基因驅動」的想法已有 10多年的歷史,但這是第一次有科學家成功地在實驗室裡,讓構造複雜的生物族群能夠完全喪失生殖能力。

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上圖左、右兩邊分別代表一般的基因改造工程(左)和基因驅動(右)在基因傳遞速度上的差異,紅色的是帶有基改基因的昆蟲,藍色則是非基改昆蟲。一般而言,父母身上的基因有 50%的機率會傳給下一代,如此一來到了曾孫輩就有八分之一的機率會有基改基因,如左圖。至於右圖的基因驅動,則是到了曾孫輩 100%都帶有基改基因。

Photo: Mariuswalter

小補充:什麼是基因驅動

「基因驅動」是基因工程的種類,通常基因改造過的生物,不一定會將基改基因傳給下一代。然而有一種「自私基因」(selfish gene)比一般的基因更容易傳給自己的子孫,「基因驅動」便利用自私基因這種「很容易傳給下一代」的特質,只要在自私基因上進行基因改造,就能很快速地將這種基改基因傳給下一代。

基因驅動有爭議

然而,這種「基因驅動」技術一直都存在著爭議。一方面是因為,這種「基因驅動」技術是人為操控的,並不存在於自然界。

另一方面,如果這些修改過的基因如果流傳到實驗室以外、超過人為能夠控制的範圍,就可能會對整個生態系統產生未知又不可逆轉的影響。

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圖為 2017年12月,在泰國曼谷的一個小村莊,工作人員噴灑著殺蟲劑要來滅蚊。

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環保團體:重點放錯

環保團體東非之友(Friends of the Earth Africa)的巴希(Mariann Bassey)便質疑,「基因驅動」這項技術有一定的風險,他們認為若是想解決瘧疾危機,應當把重點放在風險最小又最有效的方法上,而不是將整個生態系統當作實驗品,沒有考慮到未來在環境或健康上的影響。

證實這招有效

克里桑提認為,這次的研究證實了「基因驅動」有用,而且可以成為對抗瘧疾的希望。

她也說到,如果要將帶有「基因驅動」的蚊子放到野外,最短還需要 5-10年的時間進行評估,「基因驅動有潛力能在未來的某一天,克服資源匱乏的國家後勤上的阻礙,來加速根除瘧疾」。