监测和控制户外媒介蚊虫,是当前疟疾防控的重点和难点。目前,国内外尚缺乏能够对户外疟疾蚊媒特异、高效诱捕并能实时检测、监测的技术和装置,导致对其种群分布、吸血习性、栖息习性、季节消长等规律知之不详。
南方医科大学热带病学研究所所长陈晓光教授团队研发了基于互联网的高效实时户外疟疾媒介蚊虫诱捕、检测和监测技术,为户外疟疾媒介控制提供了科学指引和技术支撑。
蚊子绝非“善茬”
至今,陈晓光已和蚊子打了23年交道,在业界被誉为“虎蚊克星”。“陈教授有一双能快速识别雌雄蚊的火眼金睛,任何被盯上的蚊子都逃不过去。”师从陈晓光的硕士研究生蔡奕全这样评价她的导师。
虎蚊,学名叫白纹伊蚊,因身上长有貌似老虎的白色花纹而得名,是登革热、寨卡病毒病等疾病传播的元凶。3月底,陈晓光团队在广东省广州市监测到2只雌性白蚊伊蚊,这意味着原本在夏季处于高发期的登革热传播蚊媒开始有了活跃迹象。
“蚊子虽小,可它绝不是‘善茬’。”在陈晓光看来,蚊子在大自然的生存法则中表现出极强的适应力和生命力。以白纹伊蚊为例,在短短40年的时间里,这一蚊种已从亚洲起源地扩散到了除南极洲以外的其他地区。
为了掌握蚊虫活动规律,应对蚊虫活跃可能造成的传染病流行,陈晓光不分气候变化、季节消长,一年四季都在监测它们的动向。
近年来,由于媒介蚊虫抗药性的普遍存在,以及斯氏按蚊、白纹伊蚊等媒介蚊虫的入侵、定殖、扩散,非洲、东南亚、南美洲等地区国家的疟疾、登革热流行趋势不降反升,防控形势严峻。据巴西卫生部4月1日通报,该国2024年已报告登革热确诊及疑似病例达257.3万例,死亡病例增至923例,其最大城市圣保罗因登革热疫情处于公共卫生紧急状态。
在过去,药浸蚊帐和室内滞留性杀虫剂喷洒是防治疟疾媒介蚊虫的有效手段。“但蚊虫为了不被杀死而进化,它的行为发生了改变。”陈晓光解释,“过去在室内吸血、栖息的疟疾媒介蚊虫,现在进化成在室外吸血、栖息。”因此,过去行之有效的疟疾媒介蚊虫监测和防治方法不再完全适用。
蚊子之所以“强悍”,在于其拥有庞大的基因组储备。“人的基因组约有30亿个碱基对,白纹伊蚊的基因组约有20亿个碱基对,其数量约占人的2/3。”陈晓光说,“人用杀虫剂灭它,它体内很快就发生变异,产生抗性基因。这是蚊媒传染病难以根除的一个原因,也是科学家常态化监测媒介蚊虫抗药性的意义所在。”
诱蚊入住“五星级酒店”
蚊子体形小、数量多、分布广,如何监测它们的动向?在南方医科大学公共卫生学院蚊媒实验室,陈晓光给出了答案。
“首先要投其所好,诱蚊入瓮。”在实验室,陈晓光展示着一个外形、大小和微波炉相似的黑色密闭装置说,“喏!这就是我们为疟疾传播蚊媒按蚊量身打造的‘五星级酒店’——蚊虫诱捕黑箱。”
看起来普普通通的黑箱,内部却大有乾坤。“按蚊通过感应人体体温等找到人吸血,吸血后往往在黑色物体上栖息,蚊虫诱捕黑箱正是基于按蚊习性打造的。”陈晓光说。
据介绍,黑箱运用光触媒技术,使光线激发光触媒材料,从而生成二氧化碳、模拟人的呼吸;引诱剂装置模拟释放人体气味分子;温度装置模拟人体体温、散发热量;内外面均为黑色设计,以模拟按蚊栖息场所及环境。黑箱综合运用多重诱蚊元素,实现对疟疾媒介按蚊的高效、特异诱捕。
完成蚊虫诱捕设计后,又出现了新的技术问题。陈晓光思考:诱捕后如何检测、监测?如果每个装置都需要人定期实地考察后把样本带回实验室,周期未免太长了。
基于此,陈晓光团队研发了基于互联网的户外疟疾媒介检测、监测技术。“蚊子被引诱进‘五星级酒店’,‘办入住’肯定得‘刷脸’,相当于做个登记。”陈晓光形象地说。研究团队在黑箱中加装了能够检测按蚊的检测窗,以及能将蚊虫数目自动传输到云端处理器的电子装置。当按蚊被诱引到黑箱中时,检测窗能自动识别、记录按蚊数量并传到网上。
如今,陈晓光及其团队成员在手机、电脑上登录媒介蚊虫自动监测系统,就能实时监测户外按蚊种群密度和活动规律,从而高效指导蚊媒防控并评估防控结果。
“将黑箱数据串联成网后,任一检测点都能达到窥斑识豹、实时监测的效果。”陈晓光说,这一灵感来源于他的防控登革热媒介伊蚊研究,有望在世界疟疾防治舞台上大显身手。
防控之路任重道远
斯氏按蚊已入侵非洲国家城市中心、定殖并扩散,而目前尚无价廉有效的疟疾疫苗,给“非洲疟疾控制和消除计划”带来严峻挑战。据世界卫生组织报告,2022年全球约有2.49亿疟疾病例。其中,非洲病例约占全球疟疾病例的90%。
我国虽已被世界卫生组织认证为疟疾消除国家,但每年仍有大量输入性疟疾病例报告,防止疟疾再传播、持续巩固消除成果是国内防控的重点。
面对世界疟疾防治的诸多不确定性,陈晓光团队明确了一项最为迫切的任务——成果转化。“要加快让疟疾防控科研成果‘飞入寻常百姓家’。”陈晓光表示,“下一步,团队计划在海南自由贸易港、云南省边境地区以及非洲国家开展户外疟疾媒介蚊虫诱捕、检测和监测技术的现场试验,以推动成果落地。”
在这个过程中,将面临许多困难。疟疾高发国家及地区是否有经济能力配备规模化蚊虫诱捕设备?科研进度能否与全球气候变化带来的媒介蚊虫种群密度变化相适应,能否赶得上蚊虫基因变异的速度?“这些都是未知数。”陈晓光坦言。
自2001年在捷克参加媒介生物学培训班正式与蚊虫研究结缘,陈晓光始终致力于蚊虫基础和应用研究,广泛进行国内外学术交流与合作。不过,时至今日,他依然认为,人们对蚊虫的了解程度还很不够,彻底阻断疟疾、登革热等蚊媒传染病流行任重道远。
“不祈求把蚊虫彻底消灭,将其控制在不足以为害的范围内就好。”陈晓光感慨,“希望有更多优秀的科研工作者加入媒介蚊虫及其传染病领域研究队伍,为推动我国疟疾防控科技能力达到国际先进水平、在世界疟疾防治舞台上发出中国声音作出贡献。”