10亿只基因编辑蚊子，在美国起飞

美国佛罗里达州的埃及伊蚊正遭受灭顶之灾。

美国环境保护署 EPA 授予生物科技公司 Oxitec（牛津昆虫技术实验性使用许可证，该公司从去年开始被允许在佛罗里达州投放共计超过 10 亿只特殊的埃及伊蚊 ——Friendly™ 埃及伊蚊。

图 | EPA 允许 Oxitec 在美国试点释放转基因埃及伊蚊（来源：EPA 发布文件）

埃及伊蚊中的雌蚊是登革热、黄热病、寨卡、基孔肯雅热等疾病的主要传播者，它们不满足于只叮咬一个人或动物，在产卵前将在多处叮咬进食血液。因此一只携带病毒的埃及伊蚊可能感染很多人。不仅如此，埃及伊蚊雌蚊产卵次数多且分散，使埃及伊蚊比其他蚊子更难控制。

Friendly™ 埃及伊蚊均为雄性，不仅没有叮咬人畜的口器，还携带着自限性基因（self-limiting gene）。这种自限性基因具有显性致死的特征，会使细胞过度生产一种蛋白质，干扰细胞生产其他发育必需的蛋白质，从而使携带这种基因的埃及伊蚊在发育成熟前死亡。

在实验室中，Friendly™ 埃及伊蚊会被饲喂解毒剂四环素得以正常存活，但它们被释放到野生环境后，繁殖获得自限性基因的子代会因为没有四环素而提前死亡。

Oxitec 是一家美国公司，主要研究如何控制全球传播疾病和破坏农作物的昆虫，包括传播疾病的伊蚊和破坏农作物的地中海果蝇、大豆尺夜蛾、小菜蛾等，总部和研发机构设在英国牛津大学附近，最早是由牛津大学的 Luke Alphey 教授和他的动物学系同事 David Kelly、Paul Coleman 一起成立，付出 900 万英镑的代价从牛津大学动物学系独立出来。

2014 年 4 月，在 Oxitec 获得巴拿马国家生物安全委员会的正式批准后，第一批转基因埃及伊蚊在巴拿马的试点被释放，使巴拿马试点的埃及伊蚊减少了 90%。

随后对 Oxitec 青睐有加的 Precigen (生物制药公司）以 1.6 亿美元将其收购，并继续开发其技术。

就在去年 5 月，Oxitec 在巴西圣保罗州因达亚图巴试点投放了第二代 Friendly™埃及伊蚊（代号 OX5034），带来的效果十分显著 —— 经过 13 周的试验后，与同一城市未投放转基因雄蚊的对照地点相比，投放区域 95% 的埃及伊蚊被抑制。

相比 Oxitec 在巴拿马、印度和哥伦比亚等国家释放的第一代 Friendly™埃及伊蚊（代号 OX503A），如今在巴西圣保罗州因达亚图巴和美国佛罗里达释放的是第二代埃及伊蚊具有两个新特性：

第一个是雄性选择，即与野生雌蚊交配后，其后代体内的转基因表达的蛋白只杀死雌蚊，而雄性后代存活；

第二个是这些雄性后代中还有一半携带自限性基因，能将这种基因再次传递给后代，继续扼杀雌性后代。不过随着繁衍的继续，这种自限性基因在种群中占比将越来越少，直到消失。

图 | Oxitec 工作人员放置装有转基因埃及伊蚊虫卵的罐子（来源：Oxitec 官网）

在多个国家试验成功的 Oxitec，令深受登革热等疾病困扰的国家感到振奋，政府纷纷向其发来订单。

2021 年 4 月惠康信托基金向 Oxitec 投资 680 万美元用于巴西圣保罗地区的试点项目规模扩大；2018 年 6 月比尔及梅琳达・盖茨基金会也曾向 Oxitec 公司发放了 400 万美金的资金援助，支持其关于控制蚊虫的项目。

在佛罗里达州释放转基因埃及伊蚊，是美国第一次在自然生态环境的范围里释放转基因动物，但却并不是美国第一次尝试 “以蚊治蚊”—— 基韦斯特和迈阿密就曾分别释放了另一种 “工具” 蚊子 —— 携带沃尔巴克氏菌的蚊子。

中山大学 - 密歇根州立大学热带病虫媒控制联合研究中心的奚志勇教授团队在广州建立 “蚊子工厂”，培育的就是一种携带沃尔巴克氏菌的白纹伊蚊（代号 HC），这种白纹伊蚊与野生蚊子交配后产的卵无法孵化出后代，相当于被 “绝育” 了。

奚志勇团队采用的方法结合了以辐射为基础的昆虫绝育技术（SIT）和胞质不相容技术（IIT）。

SIT 是由美国昆虫学家 Raymond Bushland 和 Edward Knipling 提出的一种消灭害虫的手段，使用辐射破坏昆虫的生育能力，使其后代不能存活，但缺点是会降低昆虫的生殖和生存竞争力，效果维持时间较短。

IIT 利用胞质不相容的机制，只让雄蚊感染上沃尔巴克氏体共生菌，由于雌雄蚊体内共生菌的种类不同，就会出现胞质不相容，导致雌蚊产生的虫卵无法孵化。使用 IIT 也有一个难点，那就是雌雄蚊的共生菌一定不能相同，否则该共生菌寄生的蚊子会替代当地野生种群。

奚志勇团队为避免这两种方法的缺陷，将两者巧妙结合起来，利用 IIT-SIT 技术培育出来新型的 HC 蚊子携带 3 种不同的沃尔巴克氏菌，并且在孵化前会先用机器以物理方法分一遍雌雄，再用专门的 X 光射线仪使雌性伊蚊绝育（不影响雄性伊蚊的生殖能力和生存竞争力），保障释放到野外的 99~100% 都是 HC 雄蚊，“漏网之鱼” 的 HC 雌蚊也没有生殖能力。

2016～2017 年，奚志勇团队在广州沙仔岛和大刀沙释放了大量 HC 雄蚊，使当地的野生白纹伊蚊几乎完全灭绝。

谷歌母公司 Alphabet 旗下生物技术公司 Verily 也在培育携带沃尔巴克氏菌的埃及伊蚊，不同于奚志勇团队采用的 IIT-SIT 技术，他们利用计算机视觉算法和人工智能分离雌雄蚊子。

2017 年 Verily 与加利福尼亚州弗雷斯诺县的综合灭蚊区（CMAD）、生物技术公司 MosquitoMate 合作，在弗雷斯诺县释放了他们培育的携带沃尔巴克氏菌的埃及伊蚊，并在 2018 年测得试点地区 95% 的埃及伊蚊被抑制。

图 | 弗雷斯诺县试验区域（来源：CMAD 官网）

此处提到的 MosquitoMate 是肯塔基州列克星敦的一家生物技术公司，承接携带沃尔巴克氏菌的白纹伊蚊的订单，不仅为灭蚊区、市政当局、企业提供服务，位于列克星敦、路易斯维尔、法兰克福、中途岛和凡尔赛肯塔基州的普通家庭和社区也可以通过付费获得上门灭蚊的服务。

相比 Oxitec 用转基因技术培育蚊子，培育携带沃尔巴克氏菌的蚊子项目在筛选性别时付出的成本较高，不过对于民众来说，后者更容易被接受。相比转基因技术创造出新型蚊子，沃尔巴克氏菌是从前存在自然界的细菌。关于转基因技术是否会创造出更加强壮的蚊子、是否会创造出更能传播疾病的蚊子等问题还没有定论，大量释放转基因蚊子到自然环境中让部分民众和专家感到疑虑。

除了以上提到的利用自限性基因和沃尔巴克氏菌，还有科学家利用 CRISPR-Cas9 创造一个突变基因，令携带此基因的雌性蚊子无法繁殖，但携带此基因的雄性可以继续将这种导致雌性不育的基因传播给后代，通过基因驱动技术，他们可以使这种遗传概率最高达到 100%。伦敦帝国理工学院生物学教授 Andrea Crisanti 的团队正在进行此项研究。

美国弗吉尼亚理工大学的研究人员也在尝试用 CRISPR-Cas9 技术把雄性决定基因加入到雌性蚊子胚胎的基因组中，使其后代更多地产生不叮咬人的雄蚊。

目前，研究 CRISPR-Cas9 技术的团队暂时没有公布过大规模释放蚊子的试验计划。