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2025年3月1日，中國科學院分子植物科學卓越創新中心研發出基于腸道共生菌干預的“一箭多雕”精準阻斷三大蟲媒傳染病并發傳播的治蚊防病新策略。通過對蚊蟲腸道共生細菌Serratia AS1進行遺傳工程改造，使其智能響應血餐信號驅動合成多種“活性蛋白”效應分子，實現多彈頭精準狙殺入侵腸道的瘧原蟲和病毒。研究證實，實驗室和半田間條件下，構建的工程共生菌能有效抑制瘧原蟲、登革病毒和寨卡病毒在蚊蟲體內的感染，為遏制多種蚊媒疾病的并發傳播提供了新技術，并有望為綜合防控蚊媒傳染病開辟新途徑（圖1）。

按蚊（Anopheles）和伊蚊（Aedes）分別是瘧原蟲和多種病毒（如登革病毒、寨卡病毒、黃熱病毒、乙腦病毒、基孔肯雅病毒等）的傳播媒介，可引發瘧疾、登革熱、寨卡熱、黃熱病、流行性乙型腦炎、基孔肯雅熱等蚊媒傳染病，每年在全球范圍內導致數億人感染，嚴重威脅人類健康。隨著全球氣候變化加劇，蚊蟲地理分布范圍不斷擴張，全球超過一半人口生活在兩種或以上蚊媒傳染病風險的地區。在非洲、拉丁美洲、美洲、南美洲和亞洲等蚊媒疾病流行區域，不同蚊媒疾病常常出現并發感染和共流行。多種病原體并發感染可能產生抗體依賴性增強效應，不僅導致患者病情加重，還加大診斷和治療難度，給公共衛生帶來復雜而嚴峻的挑戰。

由于瘧原蟲對抗瘧藥物的耐藥性不斷增加，而登革熱和寨卡熱等病毒性疾病仍缺乏有效疫苗和特效治療藥物，目前防控蚊媒傳染病的主要手段仍依賴于媒介蚊蟲的消殺。然而，化學殺蟲劑的長期使用導致蚊蟲普遍產生了抗藥性，并對環境造成持續污染。因此，迫切需要研發新的干預策略，以有效遏制瘧疾和蟲媒病毒病的傳播。

控制源頭、切斷病原體傳播途徑，是傳染病防控的治本之策。瘧原蟲和蟲媒病毒必須在蚊蟲體內完成增殖和發育后才具備傳播能力，而腸道微生物在維護蚊蟲腸道屏障和抵御病原體感染中發揮重要作用。王四寶研究團隊圍繞蚊蟲腸道共生菌的定殖機制及其拮抗瘧原蟲感染的分子機制，取得了一系列重要成果(PNAS, 2012; Science, 2017; Nature Microbiology, 2021; Nature Communications, 2023; Cell Host & Microbe, 2023)，研發出基于共生菌干預的阻斷蚊媒疾病傳播的“治蚊防病”策略，為新型蟲媒疾病防控策略的發展提供了重要的理論與技術支撐。

為應對多種蚊媒疾病并發傳播的挑戰，該研究研發出基于腸道共生菌干預的“一箭多雕”精準阻斷三大蟲媒傳染病并發傳播的“治蚊防病”新策略。研究團隊通過測試，選擇能在按蚊和伊蚊腸道內穩定定殖的沙雷氏菌AS1作為底盤菌株。為確保菌株僅在蚊蟲吸血后腸道內特異性表達抗病原效應分子，研究團隊結合轉錄組和蛋白質組學分析，經過體內外篩選與測試，鑒定出一個血餐特異誘導型脂肪酶基因LipA啟動子。隨后，通過遺傳改造構建出攜帶LipA啟動子驅動模塊和三個效應基因的工程菌AS1-TK，使其智能響應蚊蟲血餐信號（時間特異性），在蚊蟲腸道內（空間特異性）觸發合成分別拮抗瘧原蟲、四種血清型登革病毒和寨卡病毒的多種“活性蛋白”效應分子。實驗結果表明，攜帶工程菌AS1-TK的按蚊體內瘧原蟲卵囊數量相比對照組顯著減少；同樣地，攜帶AS1-TK的埃及伊蚊和白紋伊蚊體內登革病毒和寨卡病毒載量也顯著下降，表明該工程菌能夠在不同蚊蟲體內有效狙擊多種病原體的感染。在模擬自然環境的半田間條件下進行的大籠試驗以及室內共感染測試進一步證實，工程菌AS1-TK能在按蚊和伊蚊腸道內穩定定植和在蚊群間散播，能有效阻斷多種蚊媒病原體的傳播，展現出其在綜合防控多種蚊媒疾病方面的巨大潛力。

該研究面向多種蚊媒疾病并發傳播帶來的公共衛生挑戰與防控需求，通過構建具備血餐信號感應模塊的智能化工程共生菌，研發出“一箭多雕”的精準防控新技術，實現了同時阻斷多種蚊媒病原體的并發傳播。借助效應分子的時空特異性智能表達機制，有效避免對底盤菌株、宿主蚊蟲和非目標生物的潛在不利影響。這一基于腸道共生菌干預的“一箭多雕”治蚊防病策略，為應對多種蚊媒傳染病的并發傳播提供了新的解決方案，展現出廣闊的應用前景。

中國科學院分子植物科學卓越創新中心王四寶研究組2020級博士研究生胡文倩、研究組副研究員高涵（現蘇州大學教授）、崔春來（現華東師范大學研究員）為論文的共同第一作者，王四寶研究員為通訊作者。博士后汪麗華和王義冠，博士研究生李祎斐、鄭奕彤，高級實驗師李芳和碩士研究生夏天雨共同參與了研究工作。研究得到了國家重點研發計劃、國家自然科學基金委員會、新基石研究員項目、中國科學院、蓋茨基金會、上海市科技重大項目和上海市加強公共衛生體系建設三年行動計劃（2023-2025）等資助。

該研究成果入選《自然-通訊》編輯精選專欄特別推薦文章。《自然-通訊》編輯精選專欄每期遴選展示本領域近期發表的最具影響力的論文，本專欄由專業編輯團隊嚴格遴選近期發表的具有顯著科學價值或特殊學術意義的論文。

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圖1.基于腸道共生菌干預的“一箭多雕”治蚊防病策略，精準阻斷瘧疾、登革熱及寨卡熱的并發傳播。