青蒿素能快速有效地杀灭疟原虫，对于间日疟、恶性疟等各型疟疾都有很好的治疗效果，尤其是对氯喹耐药或多重耐药的重症恶性疟疾患者，但疟原虫对青蒿素产生耐药性的问题同样逐渐出现。而传统的传播阻断疫苗(TBVs)聚焦于疟原虫表面蛋白，如Pfs230和Pfs48/45，却同样面临难题：抗体效价不足与持久性差。以Pfs25为例，其临床试验始终无法达到有效阻断传播的抗体水平。

       纳米抗体的出现，为破局带来了希望，这种仅有15kDa大小的抗体可以精准靶向关键位点。由英国帝国理工学院与坦桑尼亚伊法卡拉卫生研究所及其他研究机构共同组成的研究团队发表于Nature子刊《Communications biology》的研究提出了一种可以通过基因驱动技术让蚊子中肠表达纳米抗体以阻断疟疾传播的创新策略。

纳米抗体的定制策略

       研究团队首先制备了去除信号肽和GPI锚定区的重组PfPIMMS43蛋白，以此作为抗原免疫羊驼，构建了包含超过10⁸个克隆的纳米抗体库。在通过两轮噬菌体筛选后，最终获得9个高特异性纳米抗体，其中G9、E5、C12 和 E2表现尤为突出——它们与PfPIMMS43的结合亲和力达3-8 nM。

       在通过ELISA检测后显示，这4个纳米抗体均能高效识别天然PfPIMMS43蛋白。在蚊胃感染18小时后的样本中，纳米抗体G9与动合子表面蛋白特异性结合，红色荧光标记的动合子(图1)可以清晰显示其在穿透中肠上皮的过程。

图1：动合子PfPIMMS43检测与荧光标记动合子侵入按蚊中肠上皮细胞

传播阻断验证

       为确认筛选出的纳米抗体是否能有效阻断疟原虫在按蚊体内的感染率，研究团队采用标准膜饲法(SMFAs)实验并使用不同浓度的纳米抗体处理疟原虫NF54株。

       实验结果发现，当浓度为100 μg/ml时，纳米抗体E5可以使蚊胃卵囊数降低99%；G9降低86%；C12和E2分别降低89%和83%。更关键的是，这种阻断效果呈现严格的剂量依赖性，即使在25 μg/ml的低浓度下，G9仍能降低58%的感染率，显示出卓越的效能。如图2所示，PBS对照组的蚊胃平均卵囊数超过50个，而纳米抗体处理组的卵囊数锐减至个位数，其中E5组几乎清零。这种剂量依赖性关系为研究团队在后续的野外应用实验中提供了关键参数。

图2：显示不同浓度纳米抗体的卵囊抑制效果

真实环境下的阻断验证

       为进一步验证该纳米抗体的真实效果，研究团队在坦桑尼亚开展了直接膜饲法(DMFAs)实验。他们从疟疾感染儿童的血液中分离野生疟原虫株，用冈比亚按蚊进行感染实验。结果显示：100 μg/ml的纳米抗体G9 和E5分别将卵囊数从平均2.3个降至0和0.5个，阻断率达99%和79%。同样令人惊讶的是，纳米抗体E5在25 μg/ml时对野外菌株的阻断率仍达66%，显示出比实验室菌株更强的适应性。图3记录了野外实验的关键数据，红色横线标注的中位数显示纳米抗体处理组的卵囊数几乎触底，而PBS对照组仍维持较高感染水平，证实了纳米抗体在复杂野外环境中的有效性。

图3：疟原虫在冈比亚按蚊体内的感染阻断实验

纳米抗体靶向阻断的分子机制

       研究团队通过表位映射实验发现，纳米抗体可靶向PfPIMMS43的保守区域，其中G9和E5识别位于蛋白后半段的MGNDLANINISFFASEQR 肽段，而C12和E2则结合不同的线性表位。同源建模进一步揭示G9 通过CDR3结构域与PfPIMMS43的β-折叠区域(如G308、N309等氨基酸)紧密结合，如图4所示，AlphaFold蛋白质结构预测模型显示纳米抗体G9的CDR3可以像钩子一样嵌入PfPIMMS43的表面凹槽，这种构象特异性结合确保了高效阻断，同时降低了抗原变异逃逸的可能性。

图4：G9-PfPIMMS43 复合物的同源模型

颠覆传统的“基因驱动”策略

       综上所述，这项研究提出一种可阻断按蚊传播疟疾的新防控策略，它通过基因驱动技术验证了传播阻断策略的可行性使按蚊中肠表达PfPIMMS43纳米抗体，从而降低按蚊对人的传播率。这种策略的优势在于基因驱动可使抗性性状在野生蚊群中快速传播，从而形成“蚊虫的群体免疫”，且这种纳米抗体策略不影响蚊虫的生理功能，使得在阻断疟原虫的同时尽可能减弱对自然环境的影响。

       不仅于此，这项研究的深远意义在于验证了“源头传播阻断”策略的可行性。与其在人体内与病原体殊死搏斗，不如在蚊媒环节切断传播链，这种“上游防控”策略同样可延伸至登革热、寨卡等蚊媒疾病，甚至可改变策略以阻断如舌蝇、蜱虫等传病昆虫的其他传染病。且与传统单克隆抗体相比，纳米抗体的生产成本极低，这对全球虫媒传染病的防控具有关键意义。