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2020-09-01利用基因轉殖降低病媒蚊數量 609 期

Author 作者 編輯部
炎炎夏日是病媒蚊的好發時節,除了被叮咬後會產生的不舒適與搔癢感,蚊蟲也可能將病原體傳播給人類,部分人士在蚊子叮咬後甚至會引起急性過敏反應。

近期,美國維吉尼亞理工大學(Virginia Tech)的研究團隊提出,利用基因轉殖技術可將雌性的埃及斑蚊(Aedes aegypti)轉換為可正常飛行與繁殖且不會咬人的雄性蚊子。由於雌性埃及斑蚊需要吸取血液後才可以產卵,茲卡病毒(Zika)及登革熱(dengue fever)等病原體便會附著在這些蚊子載體上,進而影響人類的健康;相反的,雄性蚊子則不會叮咬及傳染病原體給人類。

要如何將蚊子轉換性別呢?研究人員指出,過去的研究發現M基因座(Male-determining locus)中的Nix基因會決定埃及斑蚊的性別,且此基因座僅存在於雄蚊中。

若直接將Nix基因單獨插入雌蚊的染色體中,可以讓雌蚊「變性」成具有雄性性別特徵的雄蚊;此外,因Nix基因主導性別轉換,且這些經由基因轉殖後的蚊子亦可孕育出下一代,因此Nix基因可穩定地世代相傳下去。雖然Nix基因可以將雌蚊轉換為雄蚊,但是經基因轉殖後的雄蚊皆無法飛行,這是因為調控雄蚊飛行的myo-sex 基因位於M基因座上,不過經基因轉殖後變性的雌蚊只具有Nix基因,並沒有正常雄蚊都會有的M基因座,也缺少能調控雄蚊飛行的myo-sex基因。

研究團隊證實,剔除野生雄蚊體內的myo-sex基因,與經由性別轉換後缺少myo-sex基因的雄蚊皆無法飛行。雖然藉由飛行才可以繁衍後代,但若將性別轉換後不會飛行的雄蚊,放置在經由冷麻痺後不會活動的野生雌蚊面前,兩者交配後仍可生出帶有Nix基因的雌蚊後代。研究團隊未來希望能同時將Nix和myo-sex基因插入雌蚊基因組內,讓雌性蚊子轉換成可繁殖並且飛行的雄蚊。

此外,Nix基因透過雌雄性別轉換來降低病媒蚊族群,只釋放不會叮咬人類的雄蚊,可發展控制病媒蚊的策略。研究團隊未來將繼續探索Nix基因啟動雄性生育機制及在同屬蚊子中如何進化。透過這些研究,可用於在同型性染色體(homomorphic sex chromosomes)如昆蟲、脊椎動物和植物等物種上。
 
Azadeh Aryan et al., Nix alone is sufficient to convert female Aedes aegypti into fertile males and myo-sex is needed for male flight, Proceedings of the National Academy of Sciences, 2020.