为了减少登革热向人类的传播,科学家将沃尔巴克氏体细菌引入埃及伊蚊体内。现在,一个国际研究小组发现,沃尔巴克氏体阻止病毒传播的能力可以通过自然选择来保持,缓解了人们对这种好处会随着时间的推移而减少的担忧。
宾夕法尼亚州立大学昆虫学教授、前莫纳什大学教授伊丽莎白麦格劳(Elizabeth McGraw)说:“我们的发现对于继续使用沃尔巴克氏体作为这种疾病的生物控制剂具有重要意义。研究小组还在埃及伊蚊中发现了一个基因,该基因可能与沃尔巴克氏体干扰病毒复制的能力有关,揭示了阻断性状的可能机制。
根据McGraw的说法,沃尔巴克氏体细菌存在于许多昆虫中,包括一些蚊子,但它们并不天然存在于埃及伊蚊中,埃及伊蚊是一种传播登革热病毒的蚊子。这种细菌于2011年被引入埃及伊蚊体内,自在澳大利亚、巴西、哥伦比亚、越南和印度尼西亚试用以来,一直被用于评估细菌控制疾病传播的能力。
为了研究沃尔巴克氏体作为病毒阻断剂在埃及伊蚊中的稳定性,McGraw和她的同事在实验室中使用人工选择的方法,在埃及伊蚊中选择高和低登革热阻断能力。接下来,他们对两组的基因组进行了测序,确定了不同的区域,并测量了昆虫的适应能力或生存和繁殖能力。该团队的结果发表在今天(8月26日)的《自然微生物学》杂志上。
麦格劳说:“人们一直担心登革热病毒可以进一步通过沃尔巴克氏体,或者昆虫本身可以进化出对沃尔巴克氏体的耐药性。”“我们发现,表现出更好阻挡的蚊子增加了它们的适应性,至少在理想的实验室条件下是如此,这表明自然选择可能会保持阻挡。”通过比较高和低登革热阻断剂的基因组,研究小组确定了一个特定的基因——aelel 023845,这是一种可能参与病毒阻断的钙粘蛋白。
研究人员发现,沃尔巴克氏体细菌阻断登革热病毒传播的能力可以通过自然选择来维持,缓解了人们对这种好处会随着时间的推移而减少的担忧。图片来源:Dann,宾夕法尼亚州立大学
“我们发现,决定沃尔巴克氏体抗病毒效果的大多数基因变异都存在于控制细胞间粘附的蚊子基因中,”牛津大学博士后研究员、宾夕法尼亚州昆虫学博士后研究员苏珊娜福特说。“这种基因表达的增加与沃尔巴克氏体介导的病毒保护作用的增加有关。”
据McGraw介绍,之前的一个理论认为,沃尔巴克氏体作为蚊子体内的外来物质,可以触发昆虫的免疫系统,从而抑制病毒的活动。另一种理论认为,沃尔巴克氏体可能在蚊子体内与病毒竞争营养物质或物理空间。
“我们的数据不支持这两种理论,”麦格劳说。“相反,我们的研究结果表明,钙粘蛋白基因可能会影响细胞之间的信号转导或病毒在细胞中的运动,从而改变病毒进入细胞、在细胞中复制、然后退出细胞的能力。”麦格劳指出,该领域的研究人员一直在试图解决沃尔巴克氏体介导的阻断的概念——它是什么,它是如何工作的。
“我们的结果为我们研究沃尔巴克氏体阻断登革热病毒的基础提供了一个新的方向,”她说。福特补充说,这项研究对于了解沃尔巴克氏体作为抗蚊媒病毒的生物控制剂的长期稳定性非常重要。“通过定义这种机制并理解选择如何对其起作用,”福特说,“我们将能够更好地预测沃尔巴克氏体作为生物控制剂的效果。”