一項革命性的基因實驗計劃在西非村莊進行——如果居民同意

一項基因驅動計劃旨在消除瘧疾

詹姆斯·加薩尼、威廉·布羅格登、美國疾病控制與預防中心、Pixino

布吉納法索,巴納——這個位於西非、由泥磚房構成的小村莊,似乎是最不可能進行前沿生物學實驗的地方。

然而,這裡的科學家們正在進行一項可能是我們這個時代最有希望,也可能最令人恐懼的生物學實驗。他們正在為可能釋放成群的蚊子做準備,這些蚊子直到現在還被鎖在研究實驗室的雙重金屬門後,並受到24/7全天候的 охрана。

目標:幾乎根除一種蚊子的種群,並隨之消除非洲沉重的瘧疾負擔。


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這些科學家計劃釋放攜帶“基因驅動”的蚊子,這項技術凌駕於自然的基因規則之上,賦予每隻幼蚊某種特性,而通常只有一半的幼蚊會獲得這種特性。一旦這樣的昆蟲進入野外,它將不加區分地移動,並傳播其修飾後的特性,而不顧政治邊界。

沒有攜帶基因驅動的生物——無論是哺乳動物、昆蟲還是植物——曾被釋放到野外。但如果一切按計劃進行,這可能會發生在這裡,在一個大約有一千人的偏遠村莊,這裡的居民甚至沒有“基因”這個詞。

儘管存在這樣的障礙,但在某些方面,這裡卻是進行實驗最合乎邏輯的地方。在撒哈拉以南非洲地區,瘧疾造成的損失比其他任何地方都高,每年有數十萬人死於這種疾病。而且布吉納法索已經擁有非洲最高調的瘧疾研究實驗室之一。

基因驅動蚊子可能還需要六年才能在布吉納法索真正釋放,但科學家們已經在夜以繼日地工作,為社群釋放蚊子做準備。馬裡和烏干達的研究人員也在“目標瘧疾”專案的旗幟下朝著同一目標努力,該專案獲得了比爾和梅琳達·蓋茨基金會提供的 7000 萬美元資金,以及英格蘭和義大利研究實驗室的支援。

布吉納法索各地的居民透過翻譯告訴 STAT,他們感謝科學家的工作,並熱切期待消除這種可怕的疾病。

但科學家們仍然面臨一個挑戰:確保人們理解並接受這一切背後新奇的基因技術。這意味著建立信任並進行基礎教育——不僅要解釋轉基因昆蟲到達他們家中的影響,還要解釋基因到底是什麼。

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從布吉納法索第二大城市、沉睡的地區首府博博迪烏拉索向西行駛,鋪砌路面逐漸消失,變成一條起伏不平的土路。交通流量減少為摩托車的涓涓細流,摩托車司機戴著外科口罩以保護自己免受灰塵的侵害。驢車在壓扁的草的重量下蹣跚而行,超過了揹著鞍囊的駱駝。

在 12 月下旬旱季高峰期,八名科學家和社會科學家駛離土路,帶著一盒一百隻成年蚊子和一個裝滿蠕動幼蟲的 1 升瓶子。

在過去的幾年裡,來自博博迪烏拉索健康科學研究所 (IRSS) 的科學家們(該國“目標瘧疾”團隊的所在地)一直在教導巴納居民關於蚊子的基本知識,包括蚊子傳播瘧疾。國家努力讓當地居民參與“目標瘧疾”專案的負責人、人類學家莉亞·帕雷說,布吉納法索的許多人認為,瘧疾可以透過吃太多油膩或甜食來傳播。

除了活蚊子外,該團隊還使用圖片來幫助解釋複雜的科學資訊:一套十三張卡片,像巨大的餐墊一樣層壓,詳細介紹了專案的不同階段。在巴納,他們講解了前四張卡片,這些卡片顯示巨大的雌蚊叮咬人類,細小的紅色曲線從喙流到人體內。在第四張卡片上,一位身穿白色外套的科學家正在顯微鏡下觀察這些蚊子。

白大褂對於巴納的居民來說非常熟悉。在過去的三年裡,一支研究人員團隊一直兼職住在村裡,睡在一棟改造成科學營地的舊水泥房子裡。這些技術人員在當地志願者的幫助下,計算房屋中的蚊子數量,觀察黃昏時的交配群,並在蚊子上撒上彩色粉末,以追蹤它們在村莊周圍的活動。

他們正在收集蚊子種群的資料,以輸入到複雜的計算機模型中,這將幫助他們確定基因驅動蚊子應該如何釋放。

最近的一天,當技術人員走進一戶人家時,他們在臥室的地板上鋪上厚厚的床單,並用刺鼻氣味的殺蟲劑噴灑房間。10 分鐘後,他們將床單拖出來,開啟床單,並蹲在一小堆塵土顆粒上:只有一隻雄蚊子。

對於蚊子淡季來說,這並不奇怪。技術員易卜拉欣·迪亞巴特說,然而,在從六月開始的雨季期間,每個房間裡可能會有數百隻蚊子。

住在經過處理的房屋中的男人們感到興奮,甚至興高采烈,因為研究人員正在村裡工作。他們明白科學家們有一個對抗蚊子的長期計劃,但他們也對眼前的殺蟲劑噴霧感到高興。

社群長老阿里·瓦塔拉說:“自從你們開始這項工作以來,讚美上帝,瘧疾已經減少了,因為蚊子不再咬我們了。”

在專案的下一階段,科學家們將不得不向瓦塔拉解釋為什麼他們實際上要釋放更多的蚊子。

直接從零到基因驅動會太極端,因此科學家們計劃首先釋放“普通”轉基因蚊子——要麼在巴納這裡,要麼在附近的另外兩個村莊之一。

這些蚊子可能會在明年釋放,它們是“不育雄蚊”:它們大多數是雄性,並且不能生育後代。該專案負責與當地、國家和國際領導人進行溝通工作的負責人德爾芬·蒂齊說,野外釋放的目的不是為了降低瘧疾的流行率;而是為了讓科學家和當地人為基因驅動蚊子的最終到來做好準備。

外聯團隊已經開始使用他們的閃卡談論 DNA。但他們尚未向當地人提及基因驅動這種更強大、更復雜的概念。

蒂齊說,部分原因是研究人員不希望布吉納法索的居民期望瘧疾流行的奇蹟解決方案即將到來。倫敦的科學家尚未創造出將要使用的基因驅動蚊子,而且此類蚊子的實地試驗還需要數年時間。

她還說,基因驅動很難理解。

“公平地說,即使在歐洲和北美,也很難一下子理解基因驅動。”

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如果基因驅動蚊子抵達布吉納法索,那將歸功於阿卜杜拉耶·迪亞巴特的遠見卓識,他是一位性格溫和的醫學昆蟲學家,肩負著一項獨特的使命:阻止瘧疾。

這種疾病在這個國家無處不在——路邊掛著出售的蚊帳,旅館老闆在院子裡擺放著陰燃的蚊香,以驅趕黃昏降臨時出現的蚊子。

迪亞巴特在全球範圍內深入參與瘧疾根除工作,當他在 20 世紀 90 年代意識到蚊子正在對這裡蚊帳上使用的殺蟲劑產生抗藥性時,他感到沮喪。

迪亞巴特說:“如果這是我們手中唯一的工具,那就別想消除瘧疾了。”

但是,在 2012 年,他收到了一份關於“目標瘧疾”專案的會議邀請,該專案專注於涉及基因工程的解決方案。他抓住了這個機會。

今天,他正在領導布吉納法索團隊,試圖讓全世界——從偏遠村莊到國際外交官——都支援他的雄心勃勃的研究。

與此同時,在數千英里之外的英國,倫敦帝國理工學院的遺傳學家正在設計基因驅動蚊子。具體來說,他們正在研究兩種不同的方法來破壞特定物種——甘比亞瘧蚊的生殖系統:減少雌性後代的數量(只有雌性才會叮咬和傳播疾病)或阻止蚊子 вообще 生育後代。

為了使種群主要為雄性,目標瘧疾專案的主要研究員奧斯汀·伯特和合作者正在研究一種“X 染色體粉碎機”——一種破壞精子中 X 染色體的基因,使所有後代都成為雄性。與此同時,他們正在研究透過創造使蚊子不育的基因來減少雌雄蚊子的數量。

牛津大學教授、生物學家查爾斯·戈德弗雷說,根據模型預測,這兩種方法都可能在兩到八年內導致種群大規模崩潰,他為“目標瘧疾”專案進行建模工作。

但科學家們表示,昆蟲不會滅絕。目前正在考慮的基因驅動蚊子只會將甘比亞瘧蚊的數量減少到足以阻止瘧疾傳播的程度。

蓋茨基金會瘧疾研究和開發負責人斯科特·米勒博士說:“基金會對消除瘧蚊不感興趣。我們感興趣的是消除瘧疾。”

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科學家們還需要數年時間才能準備好在野外測試基因驅動蚊子。與此同時,他們正面臨著贏得當地居民的挑戰,這些居民可能對這些新生物持謹慎態度。

瑪麗亞姆·帕雷最初感到害怕。帕雷是一位威嚴的女性,在一所伊斯蘭學校任教,住在博博迪烏拉索 IRSS 的街對面。她說,當她第一次聽說實驗室正在進行蚊子研究時,她擔心科學家們正在繁殖蚊子,以便釋放到當地人身上。但在與專案工作人員進行會議和討論後,她開始明白他們實際上是在對抗蚊子。

她甚至參觀了目前存放轉基因不育雄蚊的昆蟲館,最終可能會存放基因驅動蚊子。她看到了如果蚊子碰巧從籠子裡逃脫就會吸走蚊子的風扇,以及不必要的蚊子死亡的熱水浴缸。

她說:“因為我看到了那裡發生的事情,所以我相信並信任在那裡工作的人。”

贏得帕雷的信任對於團隊來說尤其重要——因為她住在昆蟲館附近,她的同意是進口不育雄蚊的必要條件。這不是法律要求,而是“目標瘧疾”專案制定的一項要求。蓋茨基金會也表示,只有在東道國同意的情況下,才會釋放基因驅動蚊子。

裁縫拉西納·迪亞拉的店鋪牆壁是綠松石色的,就在研究實驗室的下游,他也必須表示同意。他坐在桌子角,周圍堆放著碎布和手工縫製的西裝,他說他對科學家的透明度和可靠性印象深刻。兩名外聯工作人員招募他加入由 12 名當地領導人組成的小組,該小組向城市居民傳達有關專案的資訊,被稱為“中繼小組”,此外還有一個不同的委員會來處理社群不滿。每隔幾周,他就會敲響街道上下的鄰居的門,向他們更新科學家的進展情況。

六月,迪亞拉和帕雷都簽署了不育雄蚊到來的檔案。中繼小組成員之一、多個社群協會主席卡迪迪亞·瓦塔拉也簽署了檔案。她回憶起一次充滿舞蹈和歌唱的歡樂聚會。

“Ni fonyon douma ni bora mi?”他們用迪尤拉語唱道。“Ni fonyon douma ni bora mi?”

這首歌翻譯過來是“這好空氣是從哪裡來的?”更通俗地說,意思是“這太好了,難以置信!”

瓦塔拉說,這是一首傳統的歌曲,紀念好訊息——婚禮、嬰兒的出生、學生在考試中取得成功。在那一天,它慶祝的是轉基因蚊子即將到來。

布吉納法索在轉基因生物方面擁有經驗。一些居民對轉基因工程的第一印象是孟山都,自 2000 年代以來,孟山都一直在向布吉納法索農民銷售轉基因棉花種子。但由於擔心棉花的質量以及全國範圍內反對該公司的抗議活動,該國的種植者協會於 2016 年停止購買這些種子。

博博迪烏拉索的一位居民抱怨說,轉基因食品腐爛得很快,並表示他希望蚊子也遭受同樣的命運:早死。

“對抗瘧疾是一件大事,但解決方案有時令人恐懼,”代表布吉納法索一半以上非政府組織的組織負責人西爾維斯特·蒂姆託雷說。該組織於 7 月與“目標瘧疾”專案舉行了會議,他說這次討論“非常激烈”。

“在電影中”——他引用了《侏羅紀公園》——“我們看到了一些失控的研究,”他說。

牛津大學科學、創新與社會研究所副所長哈維爾·萊尊說,熟悉這裡工作的人員表示,向居民解釋“轉基因”的概念可能用途有限,因為它無助於人們理解蚊子是什麼或它們真正會做什麼。事實上,這個短語可能只會起到分散注意力和恐嚇的作用——他談到坦尚尼亞的另一個社群,他們認為入侵醫院的一群蚊子是轉基因的(實際上不是),以及巴西的其他人,他們認為寨卡病毒是轉基因蚊子造成的(實際上不是)。萊尊沒有參與“目標瘧疾”專案。

萊尊說:“只要你解釋一些關於蚊子的特定能力,或者這些特定蚊子的侷限性,以及它們應該如何在野外或設施中表現,我認為這就能達到解釋基因改造的目的。”

而這正是許多人好奇的地方。在 7 月由非政府組織常設秘書處 (SPONG) 主辦的與非政府組織的會議上,與會者想知道:當地生態系統會發生什麼?這些轉基因蚊子是否會傳播其他疾病?

其中一些問題尚無答案,但另一些問題卻有答案。美國國立衛生研究院基金會(一個支援聯邦機構的美國非營利組織)委託進行的一項風險評估發現,目前在博博迪烏拉索的不育蚊子傳播其他疾病的風險極低;轉基因蚊子可能不會比它們的野生同類傳播更多的瘧疾;並且基因改造可能不會從蚊子傳播到其他動物。

由美國國立衛生研究院基金會在五月份召集的外界科學家此前得出結論,甘比亞瘧蚊不是“關鍵”物種,這意味著如果其種群急劇萎縮,生態系統也不會受到實質性影響。

但會議仍在繼續。SPONG 主任蒂姆託雷說,他希望與布吉納法索 13 個不同地區的不同衛生相關非政府組織的代表舉行會議,以向他們宣傳該專案。但這需要資金——將他們帶到首都,並支付會議本身的費用。

“他們可能需要租一個房間,”蒂姆託雷說。“他們可能需要提供一些茶歇。這需要花錢。誰來支付這筆錢?如果你不做所有這些事情,你的蚊子就會出來,但它們不會在這些地區釋放,因為人們不會同意,因為他們沒有獲得足夠的資訊,他們有權感到害怕。”

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強大的新型基因工程技術的發展,常常超越監管機構的跟進能力,迫使科學家們以新的方式思考他們工作的倫理。

當然,長期以來,人類一直在對我們的環境進行潛在的不可逆轉的改變:為了耕種而清理森林,建造改變大氣成分的發電廠,以及生產數不清噸的合成材料,如塑膠,這些材料將在環境中停留數百年。

但基因驅動賦予這些問題一種不同的緊迫感。基因技術可以迅速改變一個物種整個種群的特性,在短短幾年內顛覆數千年的進化。而且一旦你把它們放出籠子,就再也無法回頭了——其他改變世界的技術都沒有像基因驅動動物那樣能夠自我延續。

因此,科學家們正在小心翼翼地前進,並盡其所能讓世界其他地方參與進來。這導致了一些棘手的問題:誰需要批准他們做某些事情?居民充分知情意味著什麼?在回答這些問題時,沒有太多模式可以遵循。世界上正在進行的基因驅動專案只有幾個,而且還沒有任何專案導致將動物釋放到野外。

埃默裡大學全球健康與倫理學教授吉姆·拉弗裡說,關於如何有效地將非科學家納入全球健康決策的學術研究也很缺乏,他過去曾與“目標瘧疾”專案合作。

拉弗裡說,目前,科學家可以計算他們撥打的電話數量和參加社群會議的人數,“但我們甚至沒有在代理層面上理解這些事情應該代表什麼,就參與的有效性而言。”

當像拉弗裡這樣的研究人員試圖確定如何衡量成功時,研究正在向前推進。一些科學家正在考慮在世界另一端的國家——紐西蘭釋放基因驅動小鼠,以消除入侵物種。麻省理工學院的基因驅動大師凱文·埃斯維爾特將於 9 月飛往阿根廷,討論使用基因驅動來清除食肉蠅。

他說,基因驅動作為一種社會工具,對於改變科學的完成方式更為重要——它應該對將受到影響的人們開放和包容。在這一點上,他讚揚了“目標瘧疾”專案的社群工作。“我真的看不出還有其他方法可以做到這一點,”他說,並引用了該專案正在努力克服的語言和文化障礙。

然而,該專案將如何引入基因驅動蚊子仍然是一個懸而未決的問題。國家監管機構和世界衛生組織等國際組織仍在制定引入基因驅動動物的指南。

在布吉納法索,蒂齊說,她甚至還沒有認真思考當地領導人理解基因驅動蚊子釋放意味著什麼。她說,這可能包括瞭解轉基因蚊子將留在環境中並增加數量,直到甘比亞瘧蚊的數量減少到一定程度。

但是,蒂齊說,基因驅動的工作原理可能不如它將對人們及其生活產生的影響重要。

她以自己之前在象牙海岸一家礦業公司擔任顧問的工作為例:她說,當地居民擔心的不是“洞有多大,有多少個洞,機器是如何工作的”,而是他們將獲得多少補償以及將創造哪些工作崗位。

今年早些時候,在一個塵土飛揚的星期三早上,卡迪迪亞·瓦塔拉來到一個露天市場,渴望與攤販們聊聊轉基因蚊子。

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當一位婦女用勺子從一個巨大的鋁罐中舀出番茄醬到塑膠布上供個人出售時,瓦塔拉告訴她,就在街上步行幾分鐘的地方有一個昆蟲實驗室。

她說,在那裡工作的研究人員正在努力減少蚊子的數量。不要害怕——我看到了實驗室內部以及所有的研究。那裡有公開會議,他們會在會上解釋他們正在做什麼,如果還有下一次會議,我會通知大家。

這位婦女很高興。願上帝幫助這個專案取得成功,她說。

再往前走,她遇到了一位她認識的特別執拗的屠夫。瓦塔拉說,他認為我們正在從白人那裡拿錢。但這不是真的——她是志願者。

瓦塔拉走到那人跟前,那人正用一把一英尺長的刀砍著一塊肉,肉渣飛得到處都是,蒼蠅嗡嗡作響。血水順著塵土飛揚的地面流淌。

她說,如果有一個關於該專案的會議,我懇求你來參加。

屠夫幾乎沒有把目光從肉上移開,含糊不清地嘟囔著某種同意。

瓦塔拉的熱情絲毫未減;她大步走向一位賣洋蔥的婦女。她很快就會帶著更多訊息回來分享。

埃裡克·佈德曼和凱特·謝里丹參與了報道。

特別感謝 Housmane Sereme 和 Steve Sanou 提供的翻譯服務。

STAT 許可轉載。本文最初發表於 2017 年 3 月 14 日

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