北京时间7月18日凌晨,顶级学术期刊《自然》(Nature)以“研究论文”(Articles)的完整形式,刊载了中山大学-密歇根州立大学教授奚志勇及其团队的一项应用型研究成果——《昆虫不相容和绝育技术相结合清除蚊媒种群》。
报告称,通过人工培育和释放经过处理的绝育雄蚊,可以几乎根除防疫区内的野生白纹伊蚊种群,从而实现对于登革热、疟疾等虫媒传染病的防治。文章的发表,意味着我国学者领导的研究团队,在该领域的全球竞争中已经居于领先位置。
“我们在这篇文章里提供了一个完整的故事,包括了从实验室到现场、工业生产、成本核算、社区教育等各个方面。”在接受南都记者的采访时,奚志勇颇有底气介绍。同时,他特别感谢了来自广东省和广州市的合作伙伴。
实际上,报告中提到的“田间试验”均在广州完成,而奚志勇团队位于广州市黄埔区的生产基地,已成为全球最大的“蚊子工厂”,并为世界多个国家或地区提供了建设样板。
经过几分钟的“破壳而出”,一只雄性白纹伊蚊成虫基本已全身脱离蛹,停驻上水面上晾干翅膀,准备飞离。
首次蚊虫投放试验选址南沙
奚志勇硕士毕业于广州中山医科大学(今中山大学)寄生虫学教研室,现为中山大学热带病防治教育部重点实验室主任,中山大学-密歇根州立大学热带病虫媒控制联合研究中心主任,美国密歇根州立大学微生物和分子遗传系终身教授、博士和博士后导师。
2003年,他在美国肯塔基大学(University of Kentucky)攻读医学昆虫学博士期间,首次在实验室中找到了用一种名叫“沃尔巴克氏体”(Wolbachia)的细菌控制白纹伊蚊绝育的技术要领,两年后将这一研究成果刊发于顶级学术期刊《科学》(Science),受到国际同行的关注。
身为文章的第一作者,奚志勇在取得密歇根州立大学教授职位之后,很快受澳洲同行之邀,加入了由比尔及梅琳达·盖茨基金会出资数千万美元支持的虫媒传染病研究项目,并于2011年带着一项子课题回到广州,担任中山大学-密歇根州立大学热带病虫媒控制联合研究中心主任,由此开启了在广州的科研历程,也开始从实验室走向田间,参与学术成果的产业转化。
蚊子工厂的“最终产品”——携带沃尔巴克氏体的白纹伊蚊雄蚊被分装在透明罐内,准备运往实验的岛屿内投放。
这一角色转变,一度给他带来了很大的挑战。为了在国内开展田间试验,奚志勇需要获得政府的许可、社区居民的认同;项目落到实处,还需调整自身,以满足方方面面的要求。
较之于率先开展现场试验的澳洲同行,奚志勇选择了提高技术难度以减少民众的疑虑,换取更大比例的支持。他介绍:“在澳大利亚,研究者通过同时释放实验室培育的雌蚊和雄蚊,让沃尔巴克氏体扩散到野外,达到控病的效果;而我们只释放雄蚊,让这些携带沃尔巴克氏体的雄蚊与野生传病的雌蚊交配,使其‘绝育’,一到两周之后,随着雄蚊的死亡,它所携带的菌也在环境中消失,故更少引发争议。另外,雌蚊叮人,雄蚊不叮人。如果像在澳大利亚那样释放雌蚊,就会对我们的老百姓形成骚扰,意味着增加社区教育的难度。”
在选定位于广州市南沙区、生态相对封闭的沙仔岛作为可能的实验场地之后,2014年春天,项目人员提前进驻社区,向岛上的500多户居民开展各种形式的科普。包括把手伸进蚊笼,让当地人亲眼看见:实验室出产的雄蚊不叮人。
经过近一年的接触,2015年1月,项目组调查显示,超过90%的居民对这项实验的开展表示支持,最终,沙仔岛被确认为奚志勇团队的首个实验场地。那一年,研究人员一共在沙仔岛上投放了约650万只雄蚊,收效符合预期——在持续释放区,白纹伊蚊幼虫几乎100%被清除,成虫的控制效果也达到了97%(种群遗传学分析显示,仅剩的成蚊可能是从控制区之外的地方迁移而来)。2016年,团队在广州市番禺区的大刀沙岛进行了第二次现场试验,同样基本清除了当地的白纹伊蚊种群。
广州籍“蚊子生产基地”成世界样板
鲜亮成绩的背后,并非没有过“捉襟见肘”的时刻。
根据模型测算,要借助携带沃尔巴克氏体的雄蚊实现种群压制,雄蚊的释放量最好控制在野生雄蚊数量的5倍。2015年3月,试验开始之初,要达到这个倍数还很轻松。奚志勇记得:“我们看到压制效果非常好,都觉得疑惑——难道这个项目还挺容易?”
然而5月中旬一到,几场大雨下过,广州的白纹伊蚊开始呈几何级数增长。奚志勇团队原设在广州市萝岗区科学城大楼内的工作场地,连会议室都改成了“蚊子生产车间”,仍然远远满足不了需求的数量。
蚊子“生产车间”,工作人员在查看幼虫生长情况。塑料盘层层叠叠摆了几十架,每个塑料水盘里,三千多只幼虫像小蝌蚪一般游来游去。
为了配合实验的进行,团队的工业生产能力只能加速迭代。奚志勇告诉南都记者,2014年,在“蚊子工厂”建立初期,他们每周只能出产一两千只雄蚊。其后,工厂迁入了广州黄埔区占地3500平米的新址,空间不再是掣肘因素。产能每上一级台阶,靠的是改造甚至重新设计与不同流程相关的仪器设备。“比方说,如果不启用专门处理蚊蛹的X射线仪,我们的产量就怎么也上不了每周几十万的水平;突破了这一技术之后,又发现传统的雌雄分离仪受到人工的限制,变成新的瓶颈,我们就设计了自动化的雌雄分离设备;下一步,羽化的设施成了影响生产效率的短板,我们又要去解决羽化的问题……”通过不断对技术设备进行更新,如今这里已经成为世界上产能最大的蚊子生产基地,如果开足马力,每周可以生产上千万只“绝育”雄蚊。由团队成员设计的各种仪器,也远销到了世界其他国家或国际组织。
创新之路仍在持续。2018年,奚志勇团队与疾控部门合作,首次将现场试验扩展到了有登革热疫情出现的老城区和城中村。通过无人机释放系统,100万只携带沃尔巴克氏体的雄蚊只需4分钟,即可在22公顷的区域内释放完毕,弥补人工释放难以深入的角落。
同年10月,由奚志勇团队支持建立的墨西哥首个“蚊子工厂”正式启用,其工厂设计、设备制造和生产工艺,都充分参考了“广州样板”,成为中国“以蚊治蚊”技术输出海外的又一实例。
谈及这项新型灭蚊技术的商用前景,奚志勇充满信心,表示在国内“只待一纸批文”,就能全面应用于登革热的防治,还有望移用至其他领域,譬如对农业害虫的控制。他希望,通过提供更为高效、环保的替代方案,逐步减少化学杀虫剂的施用。
采写:南都记者 侯婧婧
编辑:张亚莉