Science！清华大学联合华大等团队，发现共生菌环境干预可阻断蚊媒病毒传播流行

蚊媒传染病是最威胁人类健康和生命的传染病之一。以登革热和寨卡热这两种最具代表性的蚊媒传染病为例，登革热在全球100多个国家感染流行，每年引发多达3.9亿人感染、50万-100万人入院治疗；寨卡病毒导致2015年至2017年在太平洋岛屿和南美洲突然暴发大规模疫情，不到一年时间内出现了超过22.3万例寨卡确诊病例，数千例新生儿小头畸形病例，被国际卫生组织宣布为国际关注的公共卫生紧急事件。迄今为止，多数蚊媒病毒尚无有效的药物和疫苗，灭蚊措施也无法控制蚊媒病毒的传播流行。人们迫切需要成本低廉且环境友好的防控策略来阻断蚊媒病毒的广泛传播。

据肽度TIMEDOO获悉，4月19日，清华大学基础医学院程功教授团队联合云南省畜牧兽医科学院、深圳华大生命科学研究院等团队，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，通过在云南省西双版纳州的现场干预实验，研究人员证明该共生菌环境干预可有效阻断疫区蚊虫携带和传播病毒。这项研究成果为重要蚊媒传染病防控提供了全新的解决方案。相关研究成果在国际顶级学术期刊《科学》（Science）上发表，为这一领域带来了革命性的进展。

Science官网截图

该研究发现，在白纹伊蚊及埃及伊蚊的肠道中定植一种名为Rosenbergiella_YN46的天然共生菌，可有效阻断蚊虫传播黄病毒，包括登革病毒和寨卡病毒，这项工作在云南省进行的实地实验中得到了证实。Rosenbergiella_YN46菌通过分泌一种葡萄糖脱氢酶，将吸血蚊虫肠道环境快速酸化 (pH≈6.0)，导致蚊虫肠道微环境重塑。前期大量研究已表明，登革病毒等蚊媒病毒的包膜蛋白对酸性信号敏感，当病毒处于pH<6.5的酸性环境时，其包膜蛋白将发生不可逆的变构，使病毒颗粒进入脱衣壳的状态并失去感染活性。因此，酸化的肠道环境可直接灭活进入肠道的病毒颗粒，从而抑制蚊虫通过吸血获取病毒的能力，大幅降低蚊虫对病毒易感性。这一发现不仅揭示了蚊虫肠道微生物与病毒传播之间的复杂相互作用，而且为蚊媒病毒传播的防控提供了全新的策略。

Rosenbergiella_YN46菌通过分泌RyGDH因子重塑蚊虫肠道微环境，抑制吸血蚊虫感染并传播病毒

研究团队通过对云南省多个地区的伊蚊肠道进行大规模宏转录组测序，发现Rosenbergiella_YN46菌在自然界中的分布与云南省登革热流行的地理分布存在高度相关性。目前已知的Rosenbergiella属的细菌均与植物汁液和花蜜有关，是自然环境中广泛存在的环境共生菌。云南省是我国登革热等烈性蚊媒传染病流行的主要地区。研究发现，在气候环境相似、蚊虫种群密度相似的条件下，云南省不同地区的登革热流行存在显著的不均一性和热点区域。根据近十年的流行病学调查记录，西双版纳和临沧两地常年存在登革热暴发流行，但是相邻的文山和普洱几乎没有登革热的本地流行报道。因此，研究人员深入这四个地区，采集了气候和环境因素相似地点的蚊虫，并检测 Rosenbergiella_YN46菌在野外蚊虫肠道中的定植情况。分析发现，Rosenbergiella_YN46菌在文山和普洱 (非登革热流行地区) 的蚊虫肠道中有很高的定植率，而在西双版纳和临沧 (登革热流行地区) 的蚊虫肠道中的定植比例很低。这个结果说明，Rosenbergiella_YN46菌的分布定植与云南地区登革热流行地区特异性高度相关。

Rosenbergiella_YN46在自然界中的分布定植与云南地区登革热流行地区特异性存在高度负相关

为了将这些研究成果推向实际应用，研究团队设计并执行了一系列现场干预实验。通过在蚊虫孳生水体中加入Rosenbergiella_YN46菌，研究人员成功地将这种共生菌定植到了蚊虫肠道中，并且显著降低了蚊虫感染登革病毒的比例。这些实验不仅验证了Rosenbergiella_YN46菌在阻断蚊虫传播病毒方面的有效性，也展示了这种方法的潜在应用价值。

此外，该研究还关注了Rosenbergiella_YN46菌的安全性问题，确认了这种共生菌与蚊虫的共生关系在自然界中已经稳定存在，其环境干预策略不会影响蚊虫的自然适应性或产生耐药性问题。因此，用 Rosenbergiella_YN46进行环境干预，可以作为一种具有巨大应用潜力的防治策略，未来还可以进一步确认该菌的最合适的自然植物来源，期望通过天然植物的播种实现对登革病毒传播的干预，阻断蚊媒病毒传染病在自然界传播流行。然而，蚊虫多样化的自然栖息地和复杂的肠道菌群对Rosenbergiella_YN46的定植效率和有效性具有重大挑战，Rosenbergiella_YN46在蚊虫肠道定植的有效性仍需要在自然环境中进一步研究。

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的共同通讯作者。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的共同第一作者。

美国康涅狄格大学医学院王朋华教授、中国疾控中心传染病所刘起勇研究员、湖北医药学院王云甫教授、深圳华大生命科学研究院李俊桦研究员、深圳市疾控中心石晓路研究员和深圳湾实验室传染病所刘洋研究员为本论文合作作者。本研究受到科技部国家重点研发计划“病原学与防疫技术体系研究”、国家自然科学基金委“病原体与宿主基础科学中心”、国家自然科学基金委“国家杰出青年科学基金”、云南省“程功专家工作站”、云南省科技厅创新团队项目、西南联合研究生院科技项目、新基石科学基金、腾讯基金科学探索奖、中国科协青年人才托举工程等项目联合资助。

文章链接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.adn9524

编辑：李丽