一项革命性的基因实验计划在西非村庄进行——如果居民同意

一项基因驱动计划旨在消除疟疾

詹姆斯·加萨尼、威廉·布罗格登、美国疾病控制与预防中心、Pixino

布基纳法索,巴纳——这个位于西非、由泥砖房构成的小村庄,似乎是最不可能进行前沿生物学实验的地方。

然而,这里的科学家们正在进行一项可能是我们这个时代最有希望,也可能最令人恐惧的生物学实验。他们正在为可能释放成群的蚊子做准备,这些蚊子直到现在还被锁在研究实验室的双重金属门后,并受到24/7全天候的 охрана。

目标:几乎根除一种蚊子的种群,并随之消除非洲沉重的疟疾负担。


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这些科学家计划释放携带“基因驱动”的蚊子,这项技术凌驾于自然的基因规则之上,赋予每只幼蚊某种特性,而通常只有一半的幼蚊会获得这种特性。一旦这样的昆虫进入野外,它将不加区分地移动,并传播其修饰后的特性,而不顾政治边界。

没有携带基因驱动的生物——无论是哺乳动物、昆虫还是植物——曾被释放到野外。但如果一切按计划进行,这可能会发生在这里,在一个大约有一千人的偏远村庄,这里的居民甚至没有“基因”这个词。

尽管存在这样的障碍,但在某些方面,这里却是进行实验最合乎逻辑的地方。在撒哈拉以南非洲地区,疟疾造成的损失比其他任何地方都高,每年有数十万人死于这种疾病。而且布基纳法索已经拥有非洲最高调的疟疾研究实验室之一。

基因驱动蚊子可能还需要六年才能在布基纳法索真正释放,但科学家们已经在夜以继日地工作,为社区释放蚊子做准备。马里和乌干达的研究人员也在“目标疟疾”项目的旗帜下朝着同一目标努力,该项目获得了比尔和梅琳达·盖茨基金会提供的 7000 万美元资金,以及英格兰和意大利研究实验室的支持。

布基纳法索各地的居民通过翻译告诉 STAT,他们感谢科学家的工作,并热切期待消除这种可怕的疾病。

但科学家们仍然面临一个挑战:确保人们理解并接受这一切背后新奇的基因技术。这意味着建立信任并进行基础教育——不仅要解释转基因昆虫到达他们家中的影响,还要解释基因到底是什么。

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从布基纳法索第二大城市、沉睡的地区首府博博迪乌拉索向西行驶,铺砌路面逐渐消失,变成一条起伏不平的土路。交通流量减少为摩托车的涓涓细流,摩托车司机戴着外科口罩以保护自己免受灰尘的侵害。驴车在压扁的草的重量下蹒跚而行,超过了背着鞍囊的骆驼。

在 12 月下旬旱季高峰期,八名科学家和社会科学家驶离土路,带着一盒一百只成年蚊子和一个装满蠕动幼虫的 1 升瓶子。

在过去的几年里,来自博博迪乌拉索健康科学研究所 (IRSS) 的科学家们(该国“目标疟疾”团队的所在地)一直在教导巴纳居民关于蚊子的基本知识,包括蚊子传播疟疾。国家努力让当地居民参与“目标疟疾”项目的负责人、人类学家莉亚·帕雷说,布基纳法索的许多人认为,疟疾可以通过吃太多油腻或甜食来传播。

除了活蚊子外,该团队还使用图片来帮助解释复杂的科学信息:一套十三张卡片,像巨大的餐垫一样层压,详细介绍了项目的不同阶段。在巴纳,他们讲解了前四张卡片,这些卡片显示巨大的雌蚊叮咬人类,细小的红色曲线从喙流到人体内。在第四张卡片上,一位身穿白色外套的科学家正在显微镜下观察这些蚊子。

白大褂对于巴纳的居民来说非常熟悉。在过去的三年里,一支研究人员团队一直兼职住在村里,睡在一栋改造成科学营地的旧水泥房子里。这些技术人员在当地志愿者的帮助下,计算房屋中的蚊子数量,观察黄昏时的交配群,并在蚊子上撒上彩色粉末,以追踪它们在村庄周围的活动。

他们正在收集蚊子种群的数据,以输入到复杂的计算机模型中,这将帮助他们确定基因驱动蚊子应该如何释放。

最近的一天,当技术人员走进一户人家时,他们在卧室的地板上铺上厚厚的床单,并用刺鼻气味的杀虫剂喷洒房间。10 分钟后,他们将床单拖出来,打开床单,并蹲在一小堆尘土颗粒上:只有一只雄蚊子。

对于蚊子淡季来说,这并不奇怪。技术员易卜拉欣·迪亚巴特说,然而,在从六月开始的雨季期间,每个房间里可能会有数百只蚊子。

住在经过处理的房屋中的男人们感到兴奋,甚至兴高采烈,因为研究人员正在村里工作。他们明白科学家们有一个对抗蚊子的长期计划,但他们也对眼前的杀虫剂喷雾感到高兴。

社区长老阿里·瓦塔拉说:“自从你们开始这项工作以来,赞美上帝,疟疾已经减少了,因为蚊子不再咬我们了。”

在项目的下一阶段,科学家们将不得不向瓦塔拉解释为什么他们实际上要释放更多的蚊子。

直接从零到基因驱动会太极端,因此科学家们计划首先释放“普通”转基因蚊子——要么在巴纳这里,要么在附近的另外两个村庄之一。

这些蚊子可能会在明年释放,它们是“不育雄蚊”:它们大多数是雄性,并且不能生育后代。该项目负责与当地、国家和国际领导人进行沟通工作的负责人德尔芬·蒂齐说,野外释放的目的不是为了降低疟疾的流行率;而是为了让科学家和当地人为基因驱动蚊子的最终到来做好准备。

外联团队已经开始使用他们的闪卡谈论 DNA。但他们尚未向当地人提及基因驱动这种更强大、更复杂的概念。

蒂齐说,部分原因是研究人员不希望布基纳法索的居民期望疟疾流行的奇迹解决方案即将到来。伦敦的科学家尚未创造出将要使用的基因驱动蚊子,而且此类蚊子的实地试验还需要数年时间。

她还说,基因驱动很难理解。

“公平地说,即使在欧洲和北美,也很难一下子理解基因驱动。”

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如果基因驱动蚊子抵达布基纳法索,那将归功于阿卜杜拉耶·迪亚巴特的远见卓识,他是一位性格温和的医学昆虫学家,肩负着一项独特的使命:阻止疟疾。

这种疾病在这个国家无处不在——路边挂着出售的蚊帐,旅馆老板在院子里摆放着阴燃的蚊香,以驱赶黄昏降临时出现的蚊子。

迪亚巴特在全球范围内深入参与疟疾根除工作,当他在 20 世纪 90 年代意识到蚊子正在对这里蚊帐上使用的杀虫剂产生抗药性时,他感到沮丧。

迪亚巴特说:“如果这是我们手中唯一的工具,那就别想消除疟疾了。”

但是,在 2012 年,他收到了一份关于“目标疟疾”项目的会议邀请,该项目专注于涉及基因工程的解决方案。他抓住了这个机会。

今天,他正在领导布基纳法索团队,试图让全世界——从偏远村庄到国际外交官——都支持他的雄心勃勃的研究。

与此同时,在数千英里之外的英国,伦敦帝国理工学院的遗传学家正在设计基因驱动蚊子。具体来说,他们正在研究两种不同的方法来破坏特定物种——冈比亚疟蚊的生殖系统:减少雌性后代的数量(只有雌性才会叮咬和传播疾病)或阻止蚊子 вообще 生育后代。

为了使种群主要为雄性,目标疟疾项目的主要研究员奥斯汀·伯特和合作者正在研究一种“X 染色体粉碎机”——一种破坏精子中 X 染色体的基因,使所有后代都成为雄性。与此同时,他们正在研究通过创造使蚊子不育的基因来减少雌雄蚊子的数量。

牛津大学教授、生物学家查尔斯·戈德弗雷说,根据模型预测,这两种方法都可能在两到八年内导致种群大规模崩溃,他为“目标疟疾”项目进行建模工作。

但科学家们表示,昆虫不会灭绝。目前正在考虑的基因驱动蚊子只会将冈比亚疟蚊的数量减少到足以阻止疟疾传播的程度。

盖茨基金会疟疾研究和开发负责人斯科特·米勒博士说:“基金会对消除疟蚊不感兴趣。我们感兴趣的是消除疟疾。”

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科学家们还需要数年时间才能准备好在野外测试基因驱动蚊子。与此同时,他们正面临着赢得当地居民的挑战,这些居民可能对这些新生物持谨慎态度。

玛丽亚姆·帕雷最初感到害怕。帕雷是一位威严的女性,在一所伊斯兰学校任教,住在博博迪乌拉索 IRSS 的街对面。她说,当她第一次听说实验室正在进行蚊子研究时,她担心科学家们正在繁殖蚊子,以便释放到当地人身上。但在与项目工作人员进行会议和讨论后,她开始明白他们实际上是在对抗蚊子。

她甚至参观了目前存放转基因不育雄蚊的昆虫馆,最终可能会存放基因驱动蚊子。她看到了如果蚊子碰巧从笼子里逃脱就会吸走蚊子的风扇,以及不必要的蚊子死亡的热水浴缸。

她说:“因为我看到了那里发生的事情,所以我相信并信任在那里工作的人。”

赢得帕雷的信任对于团队来说尤其重要——因为她住在昆虫馆附近,她的同意是进口不育雄蚊的必要条件。这不是法律要求,而是“目标疟疾”项目制定的一项要求。盖茨基金会也表示,只有在东道国同意的情况下,才会释放基因驱动蚊子。

裁缝拉西纳·迪亚拉的店铺墙壁是绿松石色的,就在研究实验室的下游,他也必须表示同意。他坐在桌子角,周围堆放着碎布和手工缝制的西装,他说他对科学家的透明度和可靠性印象深刻。两名外联工作人员招募他加入由 12 名当地领导人组成的小组,该小组向城市居民传达有关项目的信息,被称为“中继小组”,此外还有一个不同的委员会来处理社区不满。每隔几周,他就会敲响街道上下的邻居的门,向他们更新科学家的进展情况。

六月,迪亚拉和帕雷都签署了不育雄蚊到来的文件。中继小组成员之一、多个社区协会主席卡迪迪亚·瓦塔拉也签署了文件。她回忆起一次充满舞蹈和歌唱的欢乐聚会。

“Ni fonyon douma ni bora mi?”他们用迪尤拉语唱道。“Ni fonyon douma ni bora mi?”

这首歌翻译过来是“这好空气是从哪里来的?”更通俗地说,意思是“这太好了,难以置信!”

瓦塔拉说,这是一首传统的歌曲,纪念好消息——婚礼、婴儿的出生、学生在考试中取得成功。在那一天,它庆祝的是转基因蚊子即将到来。

布基纳法索在转基因生物方面拥有经验。一些居民对转基因工程的第一印象是孟山都,自 2000 年代以来,孟山都一直在向布基纳法索农民销售转基因棉花种子。但由于担心棉花的质量以及全国范围内反对该公司的抗议活动,该国的种植者协会于 2016 年停止购买这些种子。

博博迪乌拉索的一位居民抱怨说,转基因食品腐烂得很快,并表示他希望蚊子也遭受同样的命运:早死。

“对抗疟疾是一件大事,但解决方案有时令人恐惧,”代表布基纳法索一半以上非政府组织的组织负责人西尔维斯特·蒂姆托雷说。该组织于 7 月与“目标疟疾”项目举行了会议,他说这次讨论“非常激烈”。

“在电影中”——他引用了《侏罗纪公园》——“我们看到了一些失控的研究,”他说。

牛津大学科学、创新与社会研究所副所长哈维尔·莱尊说,熟悉这里工作的人员表示,向居民解释“转基因”的概念可能用途有限,因为它无助于人们理解蚊子是什么或它们真正会做什么。事实上,这个短语可能只会起到分散注意力和恐吓的作用——他谈到坦桑尼亚的另一个社区,他们认为入侵医院的一群蚊子是转基因的(实际上不是),以及巴西的其他人,他们认为寨卡病毒是转基因蚊子造成的(实际上不是)。莱尊没有参与“目标疟疾”项目。

莱尊说:“只要你解释一些关于蚊子的特定能力,或者这些特定蚊子的局限性,以及它们应该如何在野外或设施中表现,我认为这就能达到解释基因改造的目的。”

而这正是许多人好奇的地方。在 7 月由非政府组织常设秘书处 (SPONG) 主办的与非政府组织的会议上,与会者想知道:当地生态系统会发生什么?这些转基因蚊子是否会传播其他疾病?

其中一些问题尚无答案,但另一些问题却有答案。美国国立卫生研究院基金会(一个支持联邦机构的美国非营利组织)委托进行的一项风险评估发现,目前在博博迪乌拉索的不育蚊子传播其他疾病的风险极低;转基因蚊子可能不会比它们的野生同类传播更多的疟疾;并且基因改造可能不会从蚊子传播到其他动物。

由美国国立卫生研究院基金会在五月份召集的外界科学家此前得出结论,冈比亚疟蚊不是“关键”物种,这意味着如果其种群急剧萎缩,生态系统也不会受到实质性影响。

但会议仍在继续。SPONG 主任蒂姆托雷说,他希望与布基纳法索 13 个不同地区的不同卫生相关非政府组织的代表举行会议,以向他们宣传该项目。但这需要资金——将他们带到首都,并支付会议本身的费用。

“他们可能需要租一个房间,”蒂姆托雷说。“他们可能需要提供一些茶歇。这需要花钱。谁来支付这笔钱?如果你不做所有这些事情,你的蚊子就会出来,但它们不会在这些地区释放,因为人们不会同意,因为他们没有获得足够的信息,他们有权感到害怕。”

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强大的新型基因工程技术的发展,常常超越监管机构的跟进能力,迫使科学家们以新的方式思考他们工作的伦理。

当然,长期以来,人类一直在对我们的环境进行潜在的不可逆转的改变:为了耕种而清理森林,建造改变大气成分的发电厂,以及生产数不清吨的合成材料,如塑料,这些材料将在环境中停留数百年。

但基因驱动赋予这些问题一种不同的紧迫感。基因技术可以迅速改变一个物种整个种群的特性,在短短几年内颠覆数千年的进化。而且一旦你把它们放出笼子,就再也无法回头了——其他改变世界的技术都没有像基因驱动动物那样能够自我延续。

因此,科学家们正在小心翼翼地前进,并尽其所能让世界其他地方参与进来。这导致了一些棘手的问题:谁需要批准他们做某些事情?居民充分知情意味着什么?在回答这些问题时,没有太多模式可以遵循。世界上正在进行的基因驱动项目只有几个,而且还没有任何项目导致将动物释放到野外。

埃默里大学全球健康与伦理学教授吉姆·拉弗里说,关于如何有效地将非科学家纳入全球健康决策的学术研究也很缺乏,他过去曾与“目标疟疾”项目合作。

拉弗里说,目前,科学家可以计算他们拨打的电话数量和参加社区会议的人数,“但我们甚至没有在代理层面上理解这些事情应该代表什么,就参与的有效性而言。”

当像拉弗里这样的研究人员试图确定如何衡量成功时,研究正在向前推进。一些科学家正在考虑在世界另一端的国家——新西兰释放基因驱动小鼠,以消除入侵物种。麻省理工学院的基因驱动大师凯文·埃斯维尔特将于 9 月飞往阿根廷,讨论使用基因驱动来清除食肉蝇。

他说,基因驱动作为一种社会工具,对于改变科学的完成方式更为重要——它应该对将受到影响的人们开放和包容。在这一点上,他赞扬了“目标疟疾”项目的社区工作。“我真的看不出还有其他方法可以做到这一点,”他说,并引用了该项目正在努力克服的语言和文化障碍。

然而,该项目将如何引入基因驱动蚊子仍然是一个悬而未决的问题。国家监管机构和世界卫生组织等国际组织仍在制定引入基因驱动动物的指南。

在布基纳法索,蒂齐说,她甚至还没有认真思考当地领导人理解基因驱动蚊子释放意味着什么。她说,这可能包括了解转基因蚊子将留在环境中并增加数量,直到冈比亚疟蚊的数量减少到一定程度。

但是,蒂齐说,基因驱动的工作原理可能不如它将对人们及其生活产生的影响重要。

她以自己之前在科特迪瓦一家矿业公司担任顾问的工作为例:她说,当地居民担心的不是“洞有多大,有多少个洞,机器是如何工作的”,而是他们将获得多少补偿以及将创造哪些工作岗位。

今年早些时候,在一个尘土飞扬的星期三早上,卡迪迪亚·瓦塔拉来到一个露天市场,渴望与摊贩们聊聊转基因蚊子。

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当一位妇女用勺子从一个巨大的铝罐中舀出番茄酱到塑料布上供个人出售时,瓦塔拉告诉她,就在街上步行几分钟的地方有一个昆虫实验室。

她说,在那里工作的研究人员正在努力减少蚊子的数量。不要害怕——我看到了实验室内部以及所有的研究。那里有公开会议,他们会在会上解释他们正在做什么,如果还有下一次会议,我会通知大家。

这位妇女很高兴。愿上帝帮助这个项目取得成功,她说。

再往前走,她遇到了一位她认识的特别执拗的屠夫。瓦塔拉说,他认为我们正在从白人那里拿钱。但这不是真的——她是志愿者。

瓦塔拉走到那人跟前,那人正用一把一英尺长的刀砍着一块肉,肉渣飞得到处都是,苍蝇嗡嗡作响。血水顺着尘土飞扬的地面流淌。

她说,如果有一个关于该项目的会议,我恳求你来参加。

屠夫几乎没有把目光从肉上移开,含糊不清地嘟囔着某种同意。

瓦塔拉的热情丝毫未减;她大步走向一位卖洋葱的妇女。她很快就会带着更多消息回来分享。

埃里克·布德曼和凯特·谢里丹参与了报道。

特别感谢 Housmane Sereme 和 Steve Sanou 提供的翻译服务。

STAT 许可转载。本文最初发表于 2017 年 3 月 14 日

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