公共衛生
全球滅蚊行動
全世界的科學家正以新殺蟲藥、誘捕法和遺傳工程技術對抗蚊媒傳染病的擴散。
撰文／斯特利克曼（Dan Strickman）
翻譯／姚若潔

重點提要
■ 每年因蚊子而死亡的人數高達72萬5000人，蚊子成了地球上最致命的生物。
■ 氣候變遷和全球化加劇了蚊子帶來的威脅，而蚊子對一般殺蟲劑也產生了抗藥性。
■ 病媒防治專家正以各種新方法對抗蚊子，從技術性的陷阱到基因改造策略都有。

科學人/ 2018.09
有史以來，人類一直與病媒蚊互相角力。
蚊子只要叮人兩次，第一次染上病原體、第二次傳播出去，就能散播疫情。人類過著羣居生活、發展農業之初，瘧疾就在非洲擴展開來。1870年代，黃熱病幾乎催毀了美國田納西州的曼斐斯市，因為都市化和河運把感染疾病的人與蚊子湊在一起。有些考古學家甚至因此懷疑，是病媒蚊傳染病加速了羅馬帝國的衰亡。我在比爾蓋茲夫婦基金會（Bill & Melinda Gates Foundation）主持病媒蚊防治工作。目前每年因蚊子致死的人數估計約為72萬5000人，相較之下，每年人為事故死亡人數是47萬5000人。在整年都有蚊子活動的地區，包括非洲撒哈拉以南與南美洲、亞洲大部份地區，蚊子也削弱了經濟成長。整體來說，因蚊子致病而死的人數，比人類歷史上因戰爭而死亡的總人數還要多。

曾經有一度人類似乎快要戰勝蚊子。1939年，瑞士化學家穆勒（Paul Hermann Müller）發現了一種無色無味的合成物質，殺蟲效果非常好，那就是雙對氯苯基三氯乙烷（dichloroduphenyltrichloroethane），以DDT的名稱為大眾所熟知。當時許多住家、農場及軍事基地都噴灑了這種強效殺蟲劑，在某些瘧疾嚴重肆虐的地區成就了瘧疾消失的奇蹟，穆勒在1948年因為這項救命的研究獲得諾貝爾生醫獎。

但這種強效殺蟲劑帶來了威脅人類健康和破壞環境的後果，我們因此付出了昂貴的代價。DDT會累積在魚類、植物以及哺乳類的脂肪組織，在整個食物鏈肆虐。白頭海鵰、魚鷹和隼等鳥類喫了受DDT污染的魚後所產下的蛋變得脆弱，使得這些鳥類的數量大為減少，影響程度令人驚心。到了1970年代，DDT的使用受到嚴格限制，而蚊子與瘧疾很快又擴散開來。

近數十年來，氣候變遷和全球化共同加劇了蚊子帶來的威脅，經由蚊子傳播的疾病在許多地方變成越來越普遍的問題，例如美國去年就有約2000人感染西尼羅河病毒（West Nile virus）。過去五年，引起關節劇烈疼痛的屈公病毒（chikungunya virus）擴散到45個國家，有記錄的感染案例超過200萬人，美國境內也爆發多起大規模疫情。雖然在今年初的幾個月，美國茲卡病毒病例只有14例，而且全都從茲卡病毒疫區入境，但茲卡病毒在世界許多地區仍是一個問題。2016年在美國，蚊子叮咬致病的病例是4萬7000例，10年前則少於7000例。

最佳的病媒蚊防治策略是針對特定病媒蚊，若消滅的數量足夠得以中斷傳染。然而越來越明顯的狀況是，我們現有的滅蚊武器正在失效：蚊子對許多殺蟲劑已經產生抗藥性，例如為了對抗瘧疾而噴灑在蚊帳上的殺蟲劑，而近年的茲卡病毒也是如此。要有效殺害某些種類的蚊子，例如埃及斑蚊（Aedes aegypti），已經變得非常困難，牠們住在我們的居家環境中，只要一點點積水就能夠繁殖。

更厲害的陷阱
為了挽救這種劣勢，數十個國家的科學家正致力研發防治病媒蚊的新工具：更有效的殺蟲劑、更好的誘捕陷阱，甚至利用放射線或遺傳工程使雌蚊不孕。這些新工具背後的構想，有些其實在數十年前便已提出。隨著科技進步、許多團體的資金挹注（包括我們基金會），以及人們普遍認知到，控制病媒蚊是防治這類疾病的根本之道，終於使病媒蚊防治再度得到應有的重視。

在病媒蚊傳染病中，瘧疾尤其頑強且致命。2016年，全世界有2億1600萬人罹患瘧疾，其中44萬5000人死亡。瘧疾是因感染瘧原蟲（Plasmodium）所致，而瘧蚊屬的某些種類是瘧原蟲的媒介。當雌蚊為了產卵所需的營養而叮咬人類時（雄蚊不會叮人），有可能無意間成為攜帶瘧原蟲的宿主。瘧原蟲會在宿主雌蚊的腸道繁殖，然後移動到宿主雌蚊的唾液腺。大約一星期後，當宿主雌蚊再次叮咬人類時，這些搭便車的瘧原蟲便經由宿主雌蚊的唾液進入人體中，最終感染人體肝臟和血液，使人類宿主發病乃至死亡。

瘧疾大量傳播和致死人數令人憂心，因此人們投注了很多心力與金錢來防治瘧疾病媒蚊；2016年，投注在研究與消除瘧疾的經費共27億美元。然而最大的挑戰往往是該在「何處」進行防治：要在蚊子生長的環境中消滅牠們，卻又得盡可能不危害周遭居民和野生動物。於是有了「簷管」（eave tube）的發明；多數熱帶住家的屋頂和外牆頂端之間有一個小空隙，稱為「簷」。蚊子有許多方法找尋獵物，包括透過這道小空隙尋覓人類排放的二氧化碳，再進入住家。過去幾年，研究人員開始推出簷管，在封閉這些空隙的同時也降低了瘧疾的傳播。簷管是簡單而安全的設備，由塑膠圓筒和灑滿殺蟲藥粉的靜電網組成，相當於把人當做誘餌，讓整個住家變成捕蚊器。當蚊子試圖從簷管進入屋內，就會被灑有殺蟲劑的靜電網擋下並殺死。

簷管實地測試的時間已經將近10年。2016~2017年，美國賓州州立大學與歐洲、非洲的研究人員共同在西非的象牙海岸進行實地測試，尚未發表的初步結果指出，裝設簷管的住家，兒童感染瘧疾的人數減少了40%。研究人員期望簷管最終可取代室內殘效噴藥（indoor residual spraying），後者雖然頗有成效，但實行上較麻煩且殺蟲劑用量較大。簷管對兒童也比較安全，因為殺蟲劑的位置很高，兒童較不會接觸到。再者，這個方法可以使抗藥性產生的機率降到最低。當蚊子試著通過簷管時，全身會被殺蟲劑粉末覆蓋，接觸到的藥量比蚊子停在噴灑殺蟲藥的牆面還多，也因此大為提高簷管殺死蚊子的可能性。

不過，並非所有蚊子都進入室內吸血，也不是每一戶人家都適合裝設簷管。為此，以色列科學家正發展一種含有殺蟲劑的糖餌，可同時吸引雌蚊和雄蚊。和其他用來殺死成蚊的誘餌相比，蚊子攝食糖餌時，攝入的藥量較多，因為蚊子以為糖餌是維持生存所需的糖份，一隻蚊子可攝食相當於自己體重20%的糖餌。蚊子會不斷飛到這種試驗陷阱（尺寸近似標準印表機用紙），叮咬一層護膜，這層護膜中有許多小室，內含毒糖餌。在馬利（Mali）進行的實地實驗顯示，護膜的微小開孔讓蚊子和其他吸血性昆蟲可進入攝食殺蟲藥，但蜜蜂等授粉昆蟲則被擋在外面。

在最近一場熱帶醫學研討會上，研究人員指出，他們在馬利的一個村莊為每戶人家在屋外掛兩個毒糖餌陷阱後，附近區域將近一半的瘧蚊攝食了毒餌。（他們估計蚊子數量的方式是在毒糖餌中加入染料，然後捕捉蚊子樣本，檢查其腸道是否有染料痕跡，即可證實蚊子已喫下毒餌。）由於人為的介入，實驗地區約90%的雌蚊（也就是會叮咬人的蚊子）在攝食毒糖餌後很快便死亡，沒機會透過叮咬傳染瘧疾。

與其殺死蚊子，有沒有可能讓蚊子根本無法出生？由聯合國國際原子能總署（International Atomic Energy Agency）推廣的一項計畫，是使雄蚊接受遊離輻射導致不孕（遊離輻射會破壞精巢細胞的生長與發育），然後釋放這種雄蚊。這個構想是當實驗室培養的不孕雄蚊與野外雌蚊交配，產下的卵永遠不會孵化。由於多數雌蚊一生只交配一次，這個方法可大幅降低蚊子族羣。

基因改造蚊子
聯合國支持的另一項計畫，由蘇丹的熱帶醫學研究所（Tropical Medicine Research Institute）進行，研究人員在特殊的飼養設備中大量製造不孕的阿拉伯瘧蚊（Anopheles arabiensis），預備日後釋放；阿拉伯瘧蚊是蘇丹最普遍的瘧疾病媒蚊。這項計畫還在測試階段，但前景樂觀。

1950年代早期，美國昆蟲學家尼普林（Edward Knipling）開始應用這種稱為「不孕性昆蟲技術」（sterile insect technique），來防治新世界的螺旋蠅（screwworm fly），螺旋蠅會在牲畜和人類傷口上產卵，孵化出的蛆取食活生生的肉。他研究了數十年，2006年終於成功消滅北美洲到中美洲的螺旋蠅，畜牧業每年不再損失數十億美元。

蚊子的情況也類似，不孕性技術為整個地區帶來永久解決方案，之後的維護工作也可降到最低。不過這個方法需要許多機構和基礎設施配合，卻沒有什麼金錢收益，因此過去大多由政府開發，而非由私人企業進行。茲卡病毒危機發生後，私人企業開始對病媒蚊防治產生興趣，希望透過另一種不孕性研究可更快、更簡單、也更澈底地消滅蚊子，這些方法是改變蚊子的基因。

舉例來說，為了幫助巴西消滅登革熱和茲卡熱病媒蚊，牛津昆蟲技術公司（Oxitec）把實驗室中培育、經遺傳工程改造的蚊子釋放到野外，其基因會讓雌蚊產下的後代死亡。這種基改蚊子到野外交配，快速在族羣中散佈這種致死性狀。巴西東北的佐傑魯市郊已進行試驗性釋放，九個月內就使登革熱和茲卡熱病媒蚊的數量降低了93~99%，巴西另外兩座城鎮也回報試驗成功。但這項試驗仍有爭議，批評者懷疑這種方法對環境可能會帶來無法預期的後果。

不論防治工作的規模大小，以遺傳工程為主的不孕性技術都需要多年努力，但還有另一種選擇。英國倫敦帝國學院的科學家主張，我們應採用「基因驅動」（gene drive）工具，在蚊子族羣中推動特定遺傳快速改變。他們認為防治瘧疾最好的方法是使用CRISPR之類的基因剪輯工具，把特定基因植入蚊子個體，「驅動」這種改變並擴散到整個族羣。植入特定基因到昆蟲胚胎的DNA中，該基因決定的性狀能夠優先傳遞到下一代。理論上經過數代後，整個族羣都帶有那個基因。自然狀況下的有性生殖，個體分別從親代得到某個基因的機率為50%。而基因驅動凌駕於自然遺傳基因之上，因為我們在兩套染色體中都會植入特定基因。

針對瘧疾防治，這類基改技術可以下手的地方很多，包括改變蚊子使其無法再傳染瘧疾、幹擾下一代性別比例或單純殺掉子代。這和透過遊離輻射或直接改造基因的不孕性技術很相似，但基因驅動可能只需釋放少量蚊子、經過數代後，就能把改造基因傳遍整個族羣。

然而基因驅動也有爭議，主要是擔憂對環境造成未知結果，因此目前還未開放任何實地測試。部份在田間工作的科學家也表示，隨著時間，野生蚊子族羣將對基因驅動產生抗性（這在實驗室中已經發生），最終使這個方法失效。產生抗性的途徑有幾種：一是基因驅動的作用目標是短遺傳序列，自然遺傳變異也能改變這些短序列；又或者，細胞修復過程可能改變目標DNA序列，基因驅動系統因而失去可辨認的目標。