Science Robotics: 自动蚊蛹雌雄分离仪推动新型蚊媒防控技术大规模应用

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面对如此严峻的态势，传统的化学防治手段因其自身的局限性日渐式微，一类通过释放人工改造（共生菌沃尔巴克氏体转染、射线辐照等）的不育雄蚊对野生种群施行种群压制的技术已经在近十年世界各国的现场试验中被反复验证可以显著实现登革热的有效预防和控制，在众多新技术中脱颖而出并受到世卫组织推荐。但是，如何在短时间内从产业化饲养的蚊子中分离得到成百上千万甚至数以亿计的不育雄蚊，一直是困扰该领域科学家的一个难题。

2024年7月31日，密歇根州立大学（Michigan State University）的奚志勇（Zhiyong Xi）教授、国际原子能机构（IAEA）和法国蒙彼利埃大学（Univ. Montpellier）Jeremy Bouyer教授研究团队在机器人领域的顶级期刊 Science Robotics 联合发表了题为“ Upscaling the production of sterile male mosquitoes with an automated pupa sex sorter ”的研究论文。第一作者为广州威佰昆生物科技有限公司技术总监龚君淘（Juntao Gong）和国际原子能机构Wadaka Mamai博士。该研究系统性报道了一台自动化的雌雄蚊蛹分离仪，巧妙地将蚊蛹的搅拌、分离和收集等功能模块化并有机整合，实现包括埃及伊蚊、白纹伊蚊和致倦库蚊在内的三种主要传病蚊种的高效率和高质量雌雄分离，从而解决了蚊虫雌雄分离这一长久困扰不育蚊技术在区域性大规模应用中的关键技术瓶颈。

本文中，作者们通过一系列试验，展示了这台仪器的多项优异性能。首先，通过分离产业化饲养得到的多个批次埃及伊蚊、白纹伊蚊和致倦库蚊的蚊蛹，并从雄蛹混雌率、分离速率、雄蛹回收率以及雌雄回收率等关键指标上与国际上当前常用的人工手动分离方案对比。结果表明，雌雄蚊蛹分离仪的使用在降低混雌率和分离时间方面表现更好，同时在保持雄蛹和雌蛹从的总回收率与手动分离比较基本相近。值得一提的是，与人工一人只能操作一台手动分离装置不同，在实际应用中，一人可以同时轻松操纵8台自动雌雄蚊蛹分离仪，并在此基础上每周得到1600万不育雄蚊。基于现有生产数据的保守估计，自动雌雄蚊蛹分离仪的使用效率是人工手动分离方式的17倍。

为了评估经过自动雌雄蚊蛹分离仪分离后羽化得到的产品雄蚊的质量，研究人员进一步展示了分别用自动化和人工方案分离得到的相同批次埃及伊蚊、白纹伊蚊雄蚊的健壮程度。基于一款测量蚊子逃离能力的飞行限制管，并以最终每一个测试组的雄蚊逃逸率来作为雄蚊竞争力的间接指标。结果表明，使用这两种雌雄方案产生的雄蚊具有几乎一致的逃离飞行限制管的能力，即经过自动化雌雄蚊蛹分离仪得到的雄蚊，与人工手动分离得到雄蚊在表现力上没有差异。

在上述试验结果的支持下，研究人员最终还将经过自动化雌雄蚊蛹分离仪得到的由沃尔巴克氏体感染诱导不育的白纹伊蚊雄蚊在广州进行了田间种群压制试验。结果表明，释放区白纹伊蚊雌蚊数及孵化幼虫数在释放了这些不育雄蚊后均发生了大幅下降。其中，由监测装置得到的平均雌蚊数在开始干预后7周后下降了80%，平均孵化卵数在整个干预期下降了85.9±6.47%。这些由自动化方法分离得到的雄蚊的释放显示出对释放区野生白纹伊蚊种群较强的压制效果，进一步验证了该自动雌雄蚊蛹分离仪用于这类现场防控项目的可靠性。

这项研究解决了新技术在推广使用中的重要工程技术难题，为同类优秀技术在蚊媒疾病肆虐的发展中国家和地区的使用提供了效率提升和成本控制的可能性，为解决世界范围内突发公共卫生危机提供了关键且可靠的产品。同时，该研究还充分展示了一个基础生物学和工程技术有机交叉融合后解决瓶颈问题的代表性案例，为更多同类型研究团队的基础研究向现场应用的转化提供了重要参考。目前除了国内华南地区，该自动分离仪已开始用于美国、澳大利亚、巴西、古巴等数十个拉美、东南亚及欧美国家登革热蚊媒防控。这也是奚志勇团队自2019年在全球首次成功完成“以蚊治蚊”现场测试并发表成果在《自然》 后，为促进该技术在全球登革疫区推广获得的又一重大技术突破。