防止疟疾的传播和使用基因改造的蚊子登革热

我叫 Anthony James。我在加州大学尔湾分校的微生物学和分子生物学系，然后是分子生物学和生物化学系。我的实验室致力于为遗传学是否有助于控制病媒传播疾病这个简单的问题寻找答案。

而我们的具体案例，我们对蚊媒疾病、疟疾和登革热感兴趣。就人类死亡率而言，疟疾是最大的病媒传播疾病，平均一年内，大约每 20 到 30 秒就有一人死亡。登革热病毒在人类死亡率方面并不那么重要，但却是一个影响世界近一半人口的重大公共卫生问题，可能影响世界近一半的人口，每年约有 50， 000 至 10 万例病例。

而且，在热带地区，目前控制病媒传播疾病，特别是疟疾和登革热病毒的方法侧重于通过使用杀虫剂或减少幼虫栖息地、幼虫和生殖栖息地来控制病媒。疟疾的情况，治疗和预防药物的使用以及防止人们接触蚊子的控制措施。这包括使用蚊帐和其他个人防护措施，以防止蚊子接触到人。

因此，我们提出这个问题，正如我所指出的遗传学是否能提供任何帮助，我们正在考虑遗传学的两个领域。一个是开发减少蚊子数量的遗传技术。这被称为种群减少。

第二个领域是人口更替。这里的想法是获取对特定病原体具有抗性的基因，并以某种方式让它们以高频率进入种群。我们称之为种群更替。

因此，有两个有趣的观察结果让我们认为遗传学在控制病媒传播疾病方面发挥了作用。首先，如果你观察所有的昆虫或节肢动物，包括以血液为食的蜱虫，你会发现并非每个以血液为食的节肢动物都会传播所有疾病。所以这向你表明这些病原体有一些宿主限制，事实证明这是真的。

当您考虑宿主限制时，您就会开始考虑遗传学。第二个观察结果是，如果你观察一个确实通过非常简单的技术传播的昆虫种群，你可以在该昆虫组中选择一个高度易感的种群和一个高度难治的种群。完成这些之后，你可以做简单的基因杂交，并回答关于涉及多少个基因的问题，无论是否存在简单的显性、隐性关系。

从这些观察中，我们非常清楚地表明，遗传学对于特定蚊子物种支持特定病原体的发展很重要。我的想法是，如果我们能以某种方式让那些赋予耐药性的基因传播到所有种群，那不是很好吗？这样做的好处是，我们将专门针对有问题的病原体，并避免使用杀虫剂等对非目标生物有很大影响的东西，或者使用环境管理来减少滋生地，这些滋生地对环境有深远的影响。

与使用杀虫剂和预防性药物不同，我们并不指望这些蚊子会正确发展，或者在蚊子中饲养的寄生虫永远不会对它们产生任何抵抗力。所以这个想法是能够制定一种策略，让你拥有完全抗病的蚊子，而不必担心非目标影响。因此，当我们研究自然循环的种族性时，有吸引力的方法是看看如果我们能获得其中一些自然基因并增加它们在人群中的频率，那么我们就可以拥有一个、一个、一个抗病人群。

但事实证明，至少在早期，我们亲身接触这些基因是非常困难的。因此，我们小组和其他一些人采取了一种完全合成的方法，其想法是构建一个可以赋予不应期的基因。在这种情况下，我们将基因分为两个简单的部分，一个控制部分，它会告诉你何时何地以及制造多少特定物质。

然后是感染效应子部分，这是由该基因产生的可以赋予抗性的实际产物。因此，在我们分析如何构建这些基因时，我们决定，如果控制部分真的将效应分子放在蚊子寄生虫实际所在的那部分，那将是重要和明智的。因此，我们一直在寻找发育调节的基因，使我们能够将某些东西放在正确的位置。

而那个东西，又是效应分子，这是由直接干扰疟疾寄生虫或病毒的基因构成的分子的实际部分。对于疟疾工作，我们开发了所谓的单链抗体，这种抗体会干扰与寄生虫的结合并干扰它们侵入蚊子组织的能力。对于登革热病毒，我们开发了所谓的 RNAi 策略，它利用蚊子的细胞特性来分解病毒，因为它们试图在蚊子体内复制。

因此，当我们第一次考虑制造这些合成基因时，我们，我们将问题分解为多个组成部分。第一个组成部分是在实验室中证明，我们实际上可以制造出一种通常会将病原体传播成不能传播病原体的蚊子。而且，为了做到这一点，正如我之前提到的，我们需要有表达效应分子的控制序列，我们需要能够制造效应分子，然后我们实际上需要一些技术，转基因技术，使我们能够将这种人工基因放入蚊子体内。

因此，在过去十年左右的时间里，这就是我们一直在努力的工作，我自己也非常感兴趣，我们的同事也非常感兴趣，并且已经在这一领域取得了相当大的进展。然而，在实验室中培育了这些蚊子后，我们需要一种机制将该基因从实验室转移到野外。我们需要一些过程，让这个基因在种群中以一定的频率增加，这将超越你在自然选择中看到的增加类型。

因此，这些类型的机制被称为基因驱动系统，它们的作用是选择携带你感兴趣的基因的昆虫，它们有很多特性，但两个主要特性是它们参与或确实由于交配而发生的事情，但增加基因频率的速度比你通过自然选择预期的要高得多，以获得一些选择性优势在那个基因上。因此，当我们考虑开发这些基因驱动系统时，我们立即意识到我们正在谈论将转基因生物引入开放环境。毫不奇怪，人们对 redu、将转基因工程材料释放到野外存在重大担忧和焦虑。

对我们来说，重要的是要确定与使用转基因生物相关的重大问题，然后将它们与我们所拥有的科学相结合，以减少与使用它们相关的问题。因此，我们制定了所谓的设计标准，这些标准除了考虑了我们在实验室标准中开发的生物体的生物学性质外，还考虑了与社会学、文化和人们可能关心的其他问题相关的标准。所以这些成为设计标准。

因此，我将在这里简要讨论的三个领域是重叠的。首先，我们在基因驱动系统方面开发的任何东西都必须在你所谓的人类时间框架内工作，而不是进化的时间框架。所以，这必须足够快地传播一个基因，以至于我们实际上可以看到它的结果。

我们考虑的是 5 到 10 年左右。这是 Nora pki 首先提出的想法，她认识到，给定 10， 000 年，我们可以做一些事情，但我们正在谈论的基因驱动系统必须在更人性化的时间范围内工作。我们的第二个也是最大的担忧和标准是，无论我们开发什么，都只对目标生物体有效，也就是说，如果它真的超出了我们的目标昆虫，它就没有能力或被禁用。

这很重要，因为大多数人担心的是，你在实验室里制造了一些东西，他们认为这很好，但它会进入自然界并以某种方式传播到非目标物种。因此，我们的主要设计关注点之一是，我们构建的东西只能在目标物种中发挥作用，如果以某种方式从目标物种中划掉，就会被禁用。当然，相当重要的第三件事是，它必须有效。

例如，工作不仅仅意味着科学和对物种的限制。它必须具有成本效益。它必须是在一个合理的框架中真正工作的东西，这样它才能负担得起。

所以，这些是我们研究过的一些设计标准。他们并不全是他们。我，我想一些标准会随着我们的经验发展而改变，但我想这三个标准会保持不变。

因此，在实际实施整个想法和实践之前，必须发生许多事情。回到这个想法，你知道，首先，它必须有效。我们需要能够在实验室中证明，我们开发的昆虫确实对我们所针对的病原体具有抵抗力。

然后我们必须能够证明基因驱动机制按照我们期望的方式运作。在后一种情况下，我们计划进行笼式试验，包含笼式试验，这样就不会释放到田间，从而将基因放入内源性蚊子中或从靶位点的内源性蚊子衍生出来，然后问，它有移动的能力吗？所以这对我们来说很重要。

然而，我认为重要的是要意识到，不是像我这样的科学家会建议实施现场试验。这实际上是数学建模者的结果，他们使用他们开发的参数，并且我们提供的参数可以让公共卫生机构清楚地知道我们开发的东西是否真的会以具有成本效益的方式工作。因此，这些建议实际上将来自公共卫生专业人员，他们具有建模方面的专业知识，并且他们能够说某件事是不、通过或不通过。

我们预计像我这样的实验室人员除了向建模者提供原始数据以供他们使用之外，不会有太多投入。当我们刚开始做这项工作时，我们环顾四周，因为我和我的同事们是作为一个团队从事这项工作，但我们环顾四周，寻找预先存在的结构，这些结构将使我们能够评估在解决使用转基因生物的道德状况方面需要做什么。虽然有相当多的数据可用于农业用途和植物等用途，但已发表的文献中几乎没有关于转基因昆虫的使用。

因此，作为我们主要项目的一部分，我们必须包括一个部分，处理使用转基因蚊子的道德、社会和法律方面。因此，在让团队的每个成员都能快速掌握实现这一目标所需的内容方面，这是一个了不起的学习曲线。让我给你举几个例子。

世界上大多数患有这些重大疾病的国家都没有适当的监管结构，可以对转基因生物的使用做出关键判断。因此，对我们来说，确定拥有适当监管基础设施的国家变得极其重要，我们可以与他们进行磋商和互动。像这样的情况的历史是，各国经常面临转基因生物的再次引入，主要是农业衍生产品，比如转基因玉米、木瓜或水稻。

而缺乏应对这一问题的监管结构的国家将很快通过一项法律，完全阻止引入任何转基因生物。如果你从政治意义上考虑它，这是一件明智的事情。也就是说，如果你没有准备好处理它，就把它关掉，给自己一个机会来开发专业、必要的结构来分析它并决定这里是否存在问题。

一旦发生这种情况，各国就会建立适当的监管结构，然后他们就会推翻法律，开始让任何转基因生物至少受到审查，并可能最终被使用。因此，在考虑我们的工作时，我们不能选择一个国家，在那里我们将成为他们发展监管基础设施的促成事件。我们必须找到已经完成这一过程并已经建立健全监管体系的国家。

我们想这样做的原因是，我们实际上没有时间，再次成为促成事件。话虽如此，我们也希望在一个拥有非常垂直整合的公共卫生系统的国家，这意味着我们将在地方层面解决问题，然后通过较大的市级县级州或联邦等效机构在监管结构中解决问题。我们希望确保做出的决策，例如，为了继续进行，在各个层面都得到验证。

这不是中央政府或联邦政府要对地方政府提出的事情。我们希望它成为每个人都同意的东西。因此，我们实际上必须进入一个真正整合良好的垂直公共卫生系统的情况。

然后，我们将解决一些问题，例如，获得社区同意意味着什么。您如何定义社区？在这一点上，我们将社区定义为所有正在或可能受到我们正在开展的工作直接影响的人。

但事实证明，这种转变并非微不足道，要定义，在你寻求社区同意的情况下，真正获得社区同意意味着什么？一张反对票就足以让它关闭吗？你知道的，这些是必须解决的事情。

所以，这些是我们面临的一些道德问题。不过，我们在这项工作中的主要努力之一是确保从一开始就有人们充分参与实地考察、审议、努力和为此而努力。例如，我们有一个真正可供所有人访问的网站，我们的潜在劳动力实验室与现场人员合作实验室充分参与，以便他们成为规划过程和实施过程的一部分。