蚊子一直被視為人類歷史上最令人頭痛的昆蟲之一。它們的叮咬不僅帶來惱人的搔癢，更嚴重的是，它們是多種致命疾病的主要傳播媒介。迄今為止，全球已發現超過300 種由蚊子傳播的病毒，其中包括瘧疾、黃熱病、登革熱和寨卡病毒等。這些疾病對全球公共衛生構成了巨大的威脅，令人談蚊色變。事實上，如果將傳播的疾病帶來的死亡也算上，蚊子當之無愧是全球殺人最多的動物。

然而，荷蘭萊頓大學的科學家最近取得了一項突破性進展：透過對瘧原蟲進行創新性的基因改造，使蚊子能夠攜帶改造後的瘧原蟲為人類接種疫苗。這項技術的成功，或將使蚊子從令人厭惡的「人類公敵」搖身一變，成為保護健康的「防瘧助手」。這到底是怎麼回事呢？下面咱們就來聊聊。

蚊子能為人類「打疫苗」？

瘧疾，是一種由瘧原蟲引起的傳染病，主要透過受感染的瘧蚊叮咬傳播給人類。瘧疾主要在熱帶和亞熱帶地區流行，尤其是非洲和東南亞地區，發病率較高。儘管目前已有兩種核准的瘧疾疫苗，瘧疾仍每年感染約2.5 億人，導致全球約60 萬人死亡，是全球公共衛生面臨的重大挑戰之一。

青蒿素和其他抗瘧藥聯用的「青蒿素聯合療法」是治療惡性和重症瘧疾的推薦療法，2015 年中國科學家屠呦呦因發現青蒿素而獲得諾貝爾生理學或醫學獎圖來源：新華社

瘧原蟲是如何經由蚊子進入人體的呢？普通的帶有瘧原蟲的雌性瘧蚊叮咬人類後，瘧原蟲的幼蟲會隨蚊子的唾液注入人的血液中。瘧原蟲在人體內經過7 到14 天發育成熟後，進入紅血球並迅速繁殖，導致紅血球破裂。當紅血球破裂時，新一代的瘧原蟲被釋放到血液中，繼續感染更多的紅血球，形成惡性循環，甚至可能致人死亡。

與此不同的是，經過基因工程改造的「改良版瘧原蟲」GA2 在感染人體後大約6 天便會停止進一步發育，不會引起紅血球破裂，也不會導致接種者患上瘧疾，但是能夠有效激發免疫反應，從而發揮類似疫苗的保護作用。

為了測試接觸寄生蟲是否有助於人類對瘧疾產生免疫力，研究人員進行了小規模的臨床試驗。在實驗中，實驗組的參與者首先被攜帶「改良版瘧原蟲」GA2 的蚊子叮咬，三週後再接觸攜帶普通瘧原蟲的蚊子。結果顯示，89%被GA2 蚊子叮咬的參與者在接觸攜帶瘧原蟲的蚊子後未感染疾病，其保護率要高於目前已獲批准的兩種瘧疾疫苗（保護率約75%），也高於感染人體後24 小時便停止發育的改良瘧原蟲GA1（約13%）。

儘管初步結果令人鼓舞，但要實現廣泛應用，目前的臨床實驗規模只有20 人，因此蚊子疫苗的安全性和有效性還需要進一步驗證，要實現廣泛應用還有很長的路要走。

以蚊治蚊？

為了防治透過蚊子傳播的傳染病，這不是科學家第一次對蚊子下手。

早在2010 年，中山大學與密西根州立大學熱帶病蟲媒控制聯合研究中心的奚志勇教授團隊，給伊蚊注射了一種改良內共生細菌——沃爾巴克氏體，成功阻斷了伊蚊傳播登革熱病毒的能力。

登革熱是一種經由伊蚊傳播的疾病，感染登革熱病毒後，患者可出現高熱、頭痛、關節痛等症狀，嚴重者可能會發展為出血熱或休克綜合症，危及生命。目前仍沒有特效的抗病毒藥物能夠直接治療登革熱。

研究發現，注射沃爾巴克氏體後，沃爾巴克氏體能抑制登革熱的主要傳播媒介－埃及斑蚊體內的登革病毒複製和傳播，阻止了病毒的傳染。此外，沃爾巴克氏體的免疫特性還能遺傳給蚊子的後代，進一步降低了蚊子傳播登革熱的風險。後來，奚志勇教授團隊將此方法進一步擴展到瘧疾、茲卡病毒等疾病防治，開創了蚊蟲免疫調控的新思維。

田間地點、釋放時間表和HC 雄性釋放對幼蟲的抑制 圖源：文獻[6]

2016 年，奚教授團隊經農業部批准，開始在廣州兩個孤立的河流島嶼的居民區大規模投放注射過三重沃爾巴克氏體的「絕育雄蚊」。這些「絕育雄蚊」與野生雌蚊交配後無法產卵，導致族群無法繁殖。

透過維持一定時間的優勢比例，最終實現了對野外蚊子族群的壓制，達到控制甚至根除傳染病蚊種的效果。在兩年的時間裡，團隊釋放了數百萬隻“絕育雄蚊”，成功使這兩個居民區的野生白紋伊蚊種群幾乎完全消失。隨著科技的不斷發展，釋放的範圍也逐漸擴大到廣東多個城市。

正在釋放「絕育雄蚊「的科研人員 圖源：廣州日報

以蚊子為老師？

除了防治傳染病，科學家也從蚊子身上汲取了許多靈感，用於仿生科技。

你可能會好奇，為什麼蚊子吸血時幾乎沒有痛感，而打針時卻會如此疼痛？這是因為蚊子的口器平均長度僅1.5 毫米，直徑卻不到0.1 毫米，細得幾乎感覺不到。而我們常見的注射器針頭直徑通常在0.45 到0.7 毫米之間，比蚊子的口器粗至少四倍以上。

蚊子口器的掃描電子顯微鏡影像，顯示上顎骨和盂唇的元素 圖源：文獻[4]

這麼細小的口器是如何輕鬆刺穿我們的肌膚的？透過顯微鏡觀察，科學家發現蚊子的口器由多個部分組成，包括上唇、下唇、舌頭、上顎和下顎。當蚊子吸血時，最先攻擊的是上顎，它像一根鋒利的針刺入皮膚；接著，下顎帶有鋸齒，反覆切割皮膚，幫助口器深入。蚊子的上顎和下顎會以每秒10~15 次的頻率，反覆刺入和切割，尋找合適的毛細血管。當蚊子找到合適的血管後，舌頭就開始注入唾液，防止血液凝固，並麻醉皮膚減少疼痛。最後，上唇負責插入血管，開始吸血。

從蚊子口器中汲取靈感，美國天普大學的科學家設計了一種仿生手術針。透過使用聚氯乙烯凝膠進行測試，他們發現這種特殊結構的針頭比普通針頭更有效率。與傳統針頭相比，鋸齒狀的針頭在穿透凝膠時減少了約60%的阻力，同時使組織變形的面積減少了約36%。如果再模仿蚊子口器的振動方式，摩擦阻力還可以進一步降低約10%。

3D 列印的蚊子靈感針頭 圖源：文獻[4]

此外，2023 年，中國科學院上海微系統與資訊科技研究所的研究團隊也受蚊子口器結構的啟發，發展出一種仿生柔性神經探針。此探針能夠穿透硬腦膜，實現多腦區的微創植入，並可感知植入過程中顱內血管的存在，提供損傷預警。這進一步展示了仿生設計在醫療器材領域的廣泛應用前景。

從基因工程改造的瘧原蟲、沃爾巴克氏體的生物防治策略，到仿生技術的應用，科學家們透過創新手段，不僅有效抑制了蚊子傳播疾病的能力，也從蚊子的生物機制中汲取了許多寶貴的靈感，推動了醫學和工程技術的進步。未來，蚊子或許成為推動公共衛生和科技創新的重要「橋樑」。