问题描述

蚊子是世界上最危险的动物，可以传播黄热病、寨卡病、登革热和疟疾等蚊媒传染病。目前，许多蚊传疾病没有疫苗，蚊虫防制便成为重要手段，而蚊虫防制严重依赖杀虫剂。相较于传统的蚊虫防制，尤其是以杀虫剂为主的化学防治不可避免带来诸多生态与安全问题，因此基于基因驱动技术的蚊虫控制技术获得了学术界持续关注，通过多种载体将“靶向基因”整合到蚊虫种群达到降低种群规模或媒介效能的目标，相关成果正在从实验室走向现场，成为重要的技术问题和发展趋势。而这项新技术在落地的过程中像转基因作物一样存在诸多生态、伦理、民意等风险与难题，需要未雨绸缪、规范管理，使得基因驱动技术在蚊虫控制领域趋利避害、扬长避短，使之成为环境友好、经济有效的蚊虫可持续控制技术。

问题背景

蚊虫传播多种疾病，对人类的杀伤力非常大。据世界卫生组织的一份统计显示，蚊虫每年在全球导致72.5万人死亡。其中，由蚊虫传播的疟疾、登革热寨卡病毒病、基孔肯雅热、乙脑、丝虫病、西尼罗河病毒病和黄热病等，是致死人数最多的疾病，成为全球严重的公共卫生问题，同时也带来了沉重的疾病负担。20世纪70年代以来,由于蚊虫对杀虫剂及其所携带病原体（如疟原虫）对治疗药物抗性的产生,使蚊媒性疾病广泛存在,某些疾病则呈上升趋势。而目前对蚊传播的大多数疾病尚无有效的控制方法,其仍是世界医学界亟待解决的一大课题。

为了达到基因驱动灭蚊的目的，各种转基因技术都是手段，即利用转基因技术生成转基因蚊，然后让这些蚊子携带的转基因发挥作用，在种群中扩散，经过多代繁衍，让某一种群自毁。在利用 CRISPR-Cas9 技术进行基因驱动之前，研究人员就采用了“昆虫显性致死释放技术”来制造转基因蚊。转基因蚊的雌蚊不能存活(只有雌蚊叮人)，雄蚊能存活，再通过释放雄蚊与野生雌蚊交配，将外源性基因传递到蚊子的若干代，最后让目标蚊，如埃及伊蚊、白纹伊蚊和冈比亚按蚊等种群灭绝。

最新进展（截止问题发布年度）

截至目前，科学家已经利用多种基因工程技术（TALENs,ZFNs和CRISPR）对蚊虫及其共生菌的遗传物质进行修饰，从而达到防制蚊虫、降低蚊虫对病原体感染率的目的。基因驱动的概念，最早是2003年由英国伦敦帝国理工学院进化遗传学专家奥斯汀·伯特提出的，指的是一个能够快速将特定性状扩散到群体中去的系统，其中发展最快的一项技术，就是基因编辑(CRISPR-Cas9)。根据基因驱动的理论，人们可以将一些人为改造的基因散播到野生群体中，以控制某些生物群体。基因的改造包括基因的增添、破坏或者修饰，也可以包括减少个体的生育能力从而可能导致整个物种的毁灭。这就意味着，人工改造的基因驱动有可能把一些特定的目标基因导入一些野生种群中进行扩散，抑制有害的生物物种，甚至造成一些对人有害的野生种群的灭种。

Oxitec生物技术公司以及Eliminate Dengue非营利组织利用基因驱动技术培育的转基因蚊的思路可以作为该类研究的两个方向。

第一种技术是通过释放的雄性转基因蚊（不咬人）会与雌性野生蚊子（非转基因蚊）交配，繁殖的后代会携带致命基因并迅速积累致命蛋白，绝大多数后代在成熟之前都会死亡。由于CRISPR技术的迅猛发展，该技术已被应用于蚊虫研究，Matthews研究组（2015）利用该技术改造了白纹伊蚊基因组并获得了稳定的遗传效果，为进一步防制奠定了基础。

第二种技术基于沃尔巴克氏体诱导蚊虫机体的生理变化（致死或降低疟原虫、登革热病毒等病原菌感染率）。该领域的典型代表是中山大学奚志勇团队，从果蝇、伊蚊和库蚊体内提取沃尔巴克氏体，成功将其导入登革热媒介白纹伊蚊体内，建立稳定的携带新型沃尔巴克氏体的蚊株。通过大量释放携带沃尔巴克氏体的雄蚊，利用细胞质不相容性（CI）使蚊虫种群数量降低至不足以引起登革热流行；而蚊子感染沃尔巴克氏体后，登革病毒就无法在其体内繁殖和传播。沃尔巴克氏体如同“疫苗”一样阻隔病毒，通过改造蚊虫沃尔巴克氏体来提供蚊虫对病毒的免疫力，并降低蚊子种群数量。从而降低甚至消除蚊虫对病毒的感染起到降低疾病传播的风险。中科院上海生科院王四宝研究组对按蚊体内的沃尔巴克氏体、共生菌进行了修饰，使其对疟原虫的免疫力显著提升，从而能降低蚊虫种群疟原虫携带率，进而降低对人群的感染风险。

尽管基因驱动存在所有的潜在益处，但该项技术仍然未获得充分研究，应从一个更宽广的角度进行研究。美国国家科学院、工程院和医学院（NAS）在华盛顿特区主办的一次研讨会上明确表示，这种概念的核心，即基因驱动技术当前仍然面临各种科学和监管上的不确定性。因此，基因驱动技术的产业应用依然“任重而道远”，英国伦敦帝国学院人类遗传学家Austin Burt说。WHO等机构联合发布了基因修饰蚊虫测试指导框架《The Guidance Framework for testing genetically modified mosquitoes》。由此可知，学术界、国际组织等领域均在认可基因驱动技术的优势与潜力的同时，也考虑到其不确定性风险，须了解更多关于基因驱动技术的生态效应、基因驱动目标的具体性以及研究人员在某个种群内进行基因改变的持效性。而我国目前已经开展了类似大量的实验室研究与小规模野外应用。而相关的风险评估等工作尚未有系统、权威的指导文件，这项未雨绸缪的工作，需要国家层面早日启动，相信未来基因驱动技术对各类害虫的防制会呈现持续的发展。

总之，利用基因驱动技术对蚊虫及其共生菌的改造成为了今后研究的重要方向，价值是显而易见的，这点从各国对其资助力度也能体现出来，但是目前在该研究领域还存在许多需要深入研究的问题，推行这种技术仍然有高度争议，例如大面积的现场应用效果、对人群发病的真实影响，以及伦理、生态学影响需要今后继续开展大量的研究去谨慎地证实、改进、评估，有效利用基因驱动这把“双刃剑”的技术优势、造福人类。

重要意义

在充分评估并解决伦理、生态、经济等风险因素的基础上，科学稳妥的利用基因工程技术对蚊虫进行控制，可以带动一批生物工程产业及上下游产业链的发展，最为重要的是为全世界尤其是发展中国家的蚊虫控制带来巨大的经济效益，提高人群健康水平，降低疾病负担，为我国的健康中国战略发展、构建人类命运共同体起到巨大的推动作用。