蚊类是虫媒病传播的最重要媒介昆虫之一，蚊媒昆虫如伊蚊每年可引发5000万至1亿例登革热病例^[1]；而由按蚊传播的疟疾每年约造成超过78万人死亡^[2]。蚊媒病的防治是全人类共同关注的重要公共卫生问题，然而，重要的蚊媒病至今尚无有效的疫苗可用于预防^{[3, 4]}。对蚊媒病的防治基本依靠控制虫媒数量从而切断传播途径，其中最常用的依然是大量使用化学杀虫剂。近年来，蚊媒控制的研究热点集中于生物防治方法，如使用昆虫病原真菌杀死成蚊或幼虫^{[5, 6]}，建立可以有效地抗病原体的转基因蚊虫^{[7, 8]}，改造蚊媒肠道内共生菌以控制病原体传播^[9]，及采用昆虫绝育技术等^[10]。但是以上方法或者成本较高、不可持续，或者存在较大的生物安全隐患^[11]。而基于昆虫共生菌沃尔巴克氏体（Wolbachia）的蚊媒种群替换和蚊媒病控制由于具有低成本、高效能、可持续以及环保等特点^{[12, 13]}，现已成为蚊媒病生物防治的最大热点。本文对基于沃尔巴克氏体的蚊媒种群替换原理、实验室研究、现场实验进展等方面做一简要综述。 1　基于沃尔巴克氏体的种群替换对蚊媒病控制的原理

沃尔巴克氏体早在1924年就从尖音库蚊（Culex pipiens）中被发现^[14]，但直到Yen和Barr注意到沃尔巴克氏体能诱导库蚊产生胞质不相容（cytoplasmic incompatibility，CI）现象^[15]，人们才开始对它产生极大的兴趣。不携带沃尔巴克氏体的雌蚊与携带沃尔巴克氏体的雄蚊交配后所产的卵不能孵化，而携带沃尔巴克氏体的雌蚊无论与带或不带沃尔巴克氏体的雄蚊交配都能产生下一代，这间接赋予携带沃尔巴克氏体的雌蚊生殖优势；加之沃尔巴克氏体可以经卵传递，所以理论上在自然种群中释放一定量的携带沃尔巴克氏体的种群，在经历过足够的传代后，目标蚊媒种群最终会全部携带该沃尔巴克氏体^{[16, 17, 18, 19]}；另外，沃尔巴克氏体可以诱导蚊媒产生对多种人类病原体的抵抗能力^{[18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27]}。利用CI机制，通过有计划地释放携带新型沃尔巴克氏体的、可以有效抑制人类病原体传播的蚊类种群，最终实现释放区域内的靶标种群全部携带新型沃尔巴克氏体，从而减少甚至阻断病原体的传播^[12]。种群替换指将自然界野生的易感和传病的蚊媒改造成抗病的蚊类种群，从而切断传播途径。替换发生后，即使有新的传染源（如登革热病例）输入到该区域，疾病的流行也不可能发生。与传统的通过降低蚊虫数量来控制蚊媒病不同，种群替换强调的是降低蚊虫的传病能力。也就是说种群替换后，虽然蚊虫依然存在并叮咬人，但疾病的流行得到了控制。 2　基于沃尔巴克氏体的蚊媒种群替换的实验室研究 2.1　建立与目标蚊媒种群单向或双向不相容的蚊株

基于沃尔巴克氏体的蚊媒种群替换的前提是建立与野生种群单向或双向不相容的种群^[12]。胚胎显微注射技术成功实现了沃尔巴克氏体可在相同或不同物种间转移，为建立携带新型沃尔巴克氏体的蚊株提供了强大的技术支持^{[28, 29]}。重要的蚊媒，如埃及伊蚊（Aedes aegypti）和按蚊（Anopheles），天然不携带沃尔巴克氏体，建立与它们单向不相容的种群只需要从其他天然感染的昆虫将其沃尔巴克氏体转移过来以建立可经卵传递的蚊系，如稳定携带wAlbB、wMelPop-CLA或wMel的埃及伊蚊^{[17, 30]}，以及携带wAlbB的斯氏按蚊（Anopheles stephensi）^[18]。而对于天然携带沃尔巴克氏体的蚊媒类群如wAlbA和wAlbB两重感染的白纹伊蚊（Ae. albopictus），则需在原有基础上再转入新型的沃尔巴克氏体。如通过胚胎显微注射的方法，将果蝇（Drosophila）天然携带的沃尔巴克氏体株型wRi或尖音库蚊携带的wPip转染到白纹伊蚊中，产生稳定携带wAlbA、wAlbB和wRi或wAlbA、wAlbB和wPip 3种类型沃尔巴克氏体的蚊株^[31]，可以通过单向不相容替换野生白纹伊蚊种群。理论上，种群替换也可以通过双向不相容的CI 来达到，因为在同一区域两种不相容的蚊种不能共存，引起互相的“战争”而导致种群数量的下降，最终的结果必然是一种蚊种胜过另一种而完成种群替换。但双向不相容需要释放更多的抗病蚊以帮助其成为“战争”的赢者。Blagrove等将wMel通过胚胎显微注射的方式稳定感染四环素处理过的白纹伊蚊，该携带单一型的蚊株与野生双重感染的蚊虫可发生双向的CI，并且该蚊种可完全阻断登革热病毒的传播（唾液中无感染性病毒颗粒）。 2.2　适应力与抗病原体能力

实际上并不是所有的可以与野生蚊媒种群发生胞质不亲和的实验室蚊种都能在实践中用于种群替换。一般携带新型沃尔巴克氏体的蚊株除需要有效阻断病原体外，其适应力（Fitness）不能有明显降低。人工建立的稳定携带wMelPop-CLA的埃及伊蚊虽然表现对多种病原体的抗性是目前观察到最强的^[26]，而且能通过改变蚊媒种群年龄结构使得病毒不能度过外潜伏期^[32]。但是wMelPop在宿主体内过度复制，造成宿主神经和肌肉组织病变^{[30, 33]}，随着年龄的增长，宿主表现出形态和行为上的病变^{[34, 35, 36]}，吸血量减少甚至不能成功吸血^[36]，而且如果吸食非人源血，产卵量和孵化率均会急剧下降^[37]；另外，随着休眠期的延长，携带wMelPop-CLA的埃及伊蚊产的卵孵化率也会受到严重影响^[38]。所以理论上wMelPop难以在野生埃及伊蚊种群中建立稳定的感染。在澳大利亚和越南先后开展的野外释放试验也发现wMelPop的感染率在野生种群中急剧下降^[39]，并且最终从蚊群中被清除。感染wAlbB或wMel的埃及伊蚊在高效抵抗登革热病毒的同时^{[19, 40]}，生活力没有明显下降^{[17, 41]}，因此携带wAlbB或wMel的埃及伊蚊完成种群替换后，便可能在自然界长期存在。

沃尔巴克氏体能够赋予其蚊媒宿主对人类病原体较强的抗性是筛选沃尔巴克氏体类型的另一个重要指标。实验室对该指标的考量主要是：病原体在蚊体内的复制和扩散能力是否得到抑制，以及蚊虫在叮咬时，从唾液腺逸出的具有感染性的病原体是否减少或消失。后者是沃尔巴克氏体赋予宿主对病原体的抗性强弱最直观的反应，也是目前检验抗病能力的“金标准”。研究发现，单纯通过PCR检测获得全虫的感染率或者只检测病原体在中肠感染水平的数据不具有太大的信息价值，不能反映出沃尔巴克氏体阻断病原体传播的能力。在种群替换实际应用中，除了沃尔巴克氏体不能对宿主的生活力造成太大影响外，一般希望该型别阻断病原体的能力尽可能强^[19]。但这其中有个平衡点，阻断能力大小一般决定于沃尔巴克氏体的数量，而过高的数量会降低蚊虫的适应力。

目前对沃尔巴克氏体诱导宿主产生抗病的机制尚不明确^{[42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51]}。现有的证据支持两种设想，第一，沃尔巴克氏体可以提高蚊虫的基础免疫力，如同接种了疫苗，携带新型沃尔巴克氏体可以使蚊虫具有抗病原体的能力。比如，现已发现沃尔巴克氏体可增加蚊虫体内一种天然免疫成分活性氧（reactive oxygen species）的产生。 第二，沃尔巴克氏体与那些病原体在蚊虫宿主体内竞争同一个宿主成分，由于被沃尔巴克氏体获得，病原体无法进一步增殖。比如，有证据显示某些氨基酸和胆固醇（cholesterol）有可能就是这些沃尔巴克氏体和病原体都需要的宿主成分。越来越多的证据表明只有当沃尔巴克氏体在宿主体内的密度较高时，才能达到抑制或阻断病原体的传播^{[23, 25, 52, 53, 54, 55]}，并且沃尔巴克氏体需要与病原体分布在蚊体内的同一组织才能发生抗病原体作用。所以沃尔巴克氏体介导的抗病原体能力依赖于其在特定组织（如中肠和唾液腺）的分布和密度。 3　基于沃尔巴克氏体蚊媒种群替换现场试验进展

基于沃尔巴克氏体的蚊媒种群替换现阶段只应用于控制登革热的传播。Scott O’Neill等于2006年建立“消灭登革热（eliminate dengue，ED）项目”，先后有澳大利亚、越南、中国、印度尼西亚、巴西和哥伦比亚6个国家参与。目前已经将该生物防治手段应用到现场试验的国家有澳大利亚、越南、印度尼西亚、哥伦比亚和巴西。与其他国家主要控制埃及伊蚊不同，中国是唯一一个针对白纹伊蚊进行控制的国家，目前已经开始现场试验前的野外调查和社区教育工作。

澳大利亚是最早开展基于沃尔巴克氏体的蚊媒种群替换现场试验且获得成功的国家。经过长达10个月的风险评估和大量的社区工作，澳大利亚消除登革热项目组于2011年1月4日开始在东北部沿海城市Kairns的2个郊区Yorkeys Knob和Gordonvale进行携带沃尔巴克氏体（wMel）的埃及伊蚊释放。释放试验共持续10周，每周1次释放定量的携带wMel的试验种群。随后连续监测5周以确定沃尔巴克氏体感染率，发现2个地区的沃尔巴克氏体感染率都维持在较高水平（＞90%）^[16]。释放试验1年之后的调查表明，wMel感染的埃及伊蚊在自然界能稳定存在，且仍对登革热病毒具有良好的抗性^[56]。

由于携带wMelPop的埃及伊蚊具有目前为止最强的抗登革热能力，越南最早于2013年4月开始现场释放携带wMelPop的埃及伊蚊，同年8月底的监测结果表明，wMelPop的感染率为80%，但是2014年2月的监测结果显示wMelPop的感染率已经下降到20%以内，最终种群替换失败。这是因为wMelPop的过度增殖严重影响宿主生活力，从而降低了其与野生种群生存竞争的能力。2014年5月越南ED项目组开始计划在越南中南部海岸线上的三阮岛开展第2次释放试验，本次释放的埃及伊蚊携带对宿主生活力几乎没有影响的wMel。最新的检测结果表明，经过1个月的释放，wMel在释放地埃及伊蚊种群中的感染率已经达到39%。印度尼西亚于2014年1月开始现场释放携带wMel的埃及伊蚊。5月底完成2个试验点的释放后，监测结果表明沃尔巴克氏体感染率已高达66%（Kronggahan地区）和78%（Nogotirto地区）。 4　展　望

基于沃尔巴克氏体的蚊媒种群替换已经在现场试验中测试成功，这是其他蚊媒病生物防治方法所未能达到的；另外，鉴于蚊媒病近几年呈暴发增长趋势（WHO），控制蚊媒病引起人们急切关注，因此该方法有可能近年在世界范围内推广。目标是在疾病高发区测试获得确切的阻断登革热流行的数据后，作为一个新型控制登革热手段由WHO向全世界推广。

现有的担忧包括沃尔巴克氏体的密度可能会在新的宿主体内长期适应性演化而密度逐渐降低^{[57, 58]}，所以完成种群替换后，新蚊媒种群的抗病能力能否在自然界长期存在尚未可知。但预计数量的降低将会是一个沃尔巴克氏体和蚊虫缓慢互相适应的进化过程，需要很长的时间才会发生。比如，自wAlbB第1次被放入埃及伊蚊后，至今已有10年时间^[17]，但依然保留很强的抗登革热活性。并且即使发生抗病能力降低，依然可以再次通过建立、筛选、释放感染新型沃尔巴克氏体的蚊株完成新一轮的种群替换，以此实现蚊媒和蚊媒病控制的“长治久安”。

种群替换与种群压制相结合的方式，或许是基于沃尔巴克氏体的蚊媒病控制更为有效的方法。首先通过有规律地释放携带新型沃尔巴克氏体的雄蚊，降低野外蚊媒种群的数量，再释放少量雌蚊完成种群替换^[59]。这样以来，不但蚊虫传播病原体的能力受到抑制，而且其种群密度会大大降低，在减少对人的骚扰、叮咬的同时，进一步降低蚊媒传播病原体的可能。但是该方法尚存在大规模生产时雌雄分离的难题，在前期种群压制时，理论上雄蚊中掺杂了极少量雌蚊也会使得种群压制变为种群替换。为解决该问题，目前国际原子能害虫控制组正投入大量资助希望利用各种可能的方法（包括物理的如激光和射线、遗传的如雌雄分离株和机械的如分离器）建立一个高效的蚊虫雌雄分离办法。相信不久的将来，在人类与蚊媒的斗争中会建立更为高效的工具，这将会有效地促进沃尔巴克氏体技术在蚊媒病控制上的应用。