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撰文丨王聪

编辑丨王多鱼

排版丨水成文

蚊媒黄病毒,例如著名的登革病毒(DENV)和寨卡病毒(ZIKV),可引起几种可能致命的人类病毒感染。不断增加的黄病毒传播和疫情已成为全球重大公共卫生问题,然而,目前仍缺乏安全有效的预防和治疗措施。

蚊子在吸食野生脊椎动物、牲畜和人类的血液时摄入了病毒。这些病毒进入蚊子的肠道上皮细胞并感染血腔组织,随后迁移到唾液腺,并在蚊子下一次吸血时从唾液腺传播给人类或其他脊椎动物。因此,蚊子的肠道调节了在吸血过程中获得的病毒的传播。这提示我们——蚊子肠道与病毒之间的相互作用是黄病毒控制策略的靶标。

2024年4月19日,清华大学基础医学院程功教授团队、朱毅斌助理研究员及云南省畜牧兽医科学院王静林研究员作为共同通讯作者,在Science期刊发表了题为:A naturally isolated symbiotic bacterium suppresses flavivirus transmission by Aedes mosquitoes 的研究论文。

研究团队在中国云南省发现一种能决定蚊虫对病毒易感性的关键环境共生菌——Rosenbergiella_YN46,这种广泛存在于植物花粉中的细菌,已长期定植于伊蚊肠道中,能够帮助抵抗蚊虫感染和传播病毒,该发现为重要蚊媒传染病防控提供了全新的解决方案。

丰富的共生微生物群在决定蚊虫作为病毒载体的能力方面发挥着复杂作用。蚊虫肠道微生物群被认为是黄病毒感染和传播的关键决定因素。由于其宿主的复杂生活史,更广泛的环境在形成成年蚊子的肠道微生物群落结构方面也起着至关重要的作用。肠道细菌可以通过雌蚊垂直传播给后代获得,也可以在水生蚊子幼虫和飞行成虫阶段的进食过程中水平获得。因此,来自不同栖息地的蚊子可能拥有不同的肠道微生物群落组成,从而赋予蚊虫包括作为病毒载体能力在内的不同特征。

在这项研究中,研究团队在云南省的野外将自己当作诱饵,待蚊虫靠近后,用手持吸尘器把它们吸走,然后带回实验室研究。他们从云南省登革热病毒主要传播媒介白纹伊蚊(Aedes albopictus)的肠道中分离出55株可培养细菌。然后,使用抗生素杀死白纹伊蚊的肠道微生物,再分别给它们喂食上述55种细菌中的一种,以及携带登革病毒的血液。进而观察这些细菌是否具有抗病毒特性。

结果显示,一种常见于植物花粉中的Rosenbergiella属细菌——Rosenbergiella_YN46,其在白纹伊蚊和埃及伊蚊的肠道中的定植使它们能够抵抗登革热病毒和寨卡病毒的感染。此外,Rosenbergiella_YN46在伊蚊肠道中长期定植。

从机制上来说,Rosenbergiella_YN46通过分泌葡萄糖脱氢酶(RyGDH)抑制黄病毒对肠道上皮细胞的感染。在蚊虫吸血过程中,RyGDH有效地将葡萄糖转化为葡萄糖酸,迅速酸化蚊子的肠道腔(pH≈6.0),这种酸性环境会使黄病毒病毒颗粒失活,使病毒无法侵入肠道上皮细胞。

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天然存在的细菌Rosenbergiella_YN46可阻止伊蚊传播病毒

研究团队还发现,云南不同地区的白纹伊蚊种群中Rosenbergiella_YN46的流行率存在较大差异,文山和普洱地区蚊虫肠道中Rosenbergiella_YN46的阳性率显著高于登革热流行的西双版纳和临沧地区。

野外白纹伊蚊中Rosenbergiella_YN46的存在与登革热低发病率有关

最后,研究团队在野外搭建的网状帐篷中,让野外捕获的白纹伊蚊在添加了Rosenbergiella_YN46水盆中产卵,幼虫和成虫最终会在肠道中携带这种细菌,它们与用不含Rosenbergiella_YN46的水饲养的蚊子相比,更不容易受到登革2型病毒(DENV2)感染。这提示了我们,可以通过将该细菌引入登革热流行区的蚊虫种群以减少病毒传播。

在野外使用Rosenbergiella_YN46的水饲养的蚊子能够抵抗登革病毒感染

由于Rosenbergiella属细菌广泛存在于昆虫传粉植物的花蜜中,其可能作为控制蚊虫包括登革病毒在内的黄病毒的传播和流行的一种低成本的生物防治策略。

程功团队计划在云南的村庄测试含有Rosenbergiella_YN46的诱蚊器(蚊子产卵的水容器),并追踪当地社区的登革热发病率。他们还计划进一步鉴定含有这种细菌的植物。如果野外的蚊虫通过花粉感染Rosenbergiella YN46,可以在登革热流行地区种植这种植物来减少病毒传播。

清华大学基础医学院程功教授、朱毅斌助理研究员和云南省畜牧兽医科学院王静林研究员为论文共同通讯作者,清华大学基础医学院博士生张礼铭、深圳华大生命科学研究院王达希副研究员为论文共同第一作者。

论文链接

https://www.science.org/doi/10.1126/science.adn9524

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