新發現、類抗生素殺蟲劑　可針對性殺死農害寄生線蟲

線蟲已知有超過 25,000 種，有些對土壤營養有益，但有些種會寄生人類，或農作物上，單是對全球農業每年就造成超過 1,000 億美元的損失。雖然殺蟲劑可以消滅有害線蟲，但仍會對其他生命造成附帶傷害。

最新刊於《自然》的研究指，發現了一種新的化學物質，可以選擇性地殺死有害線蟲，對人類和其他生物的毒性風險要低得多，並提供一種改善農業害蟲控制的方法。

過去農民試圖以輪換農作物、用塑膠分隔土壤進行消毒，以及種植抗線蟲農作物品種控制線蟲蟲害，但最有效的解決辦法始終是用殺蟲劑處理田地。

然而，由於對人類和野生動物有毒性，大多數已知可殺死線蟲又廣泛使用的化學物質已被禁用。 2004 年，化學品製造商開始逐步淘汰另一種廣泛用於薰蒸土壤的化學品甲基溴 (methyl bromide) ，因為甲基溴會損害地球的臭氧層。

自此，不同化工企業嘗試開發更安全的線蟲殺蟲劑。最新的候選者來自多倫多大學化學基因學家 Peter Roy 的實驗室。近年， Roy 的團隊評估了大約 100,000 個小分子，以了解能否殺死無害、學者熟知其生物學特性的秀麗隱桿線蟲 (Caenorhabditis elegans) 。

當確定了一種化學物質對秀麗隱桿線蟲致命，多倫多大學生化基因學家 Andrew Burns 的另一團隊則會檢查該物質，是否也會傷害例如真菌、昆蟲和老鼠等的其他生物。

2016 年，一種通過這些測試的化合物引起 Burns 的興趣。其化學結構類似於一種名為左旋咪唑 (Levamisole) 、用於治療感染寄生線蟲牲畜的抗生素。最大的不同是，左旋咪唑會癱瘓線蟲，而新發現的小分子則會徹底殺死線蟲。團隊將之稱為選擇素 (Selectivin) 。

進一步的實驗顯示，一旦線蟲的身體吸收了選擇素，蠕蟲就會用稱為細胞色素 P450 的酶對其進行修飾。在許多生物中，這種酶可以對外來分子進行解毒。但出於某種原因，線蟲版本的細胞色素 P450 反而將選擇素變成了一種有毒化學物質。  Burns 解釋，細胞色素 P450 需要氧氣才能發揮作用，因此 Burns 假設選擇素可能有助於殺死生活在缺氧土壤中的線蟲。

另一方面，選擇素並無在其他受測試生物中造成毒性，可能其細胞色素 P450 版本可以安全地處理選擇素，這表明該化學物質對人類、野生動物和土壤微生物是無毒的。

該團隊已與美國農業部合作，使用選擇性素來對抗能感染幾百種農作物的南方根結線蟲 (Phasmarhabditis hermaphrodita) 。在對溫室番茄植物進行的測試中，選擇素在控制該種線蟲上，與現有殺蟲劑一樣好或略好。

選擇素的另一個優點是其製造成本可能比現存用於防治線蟲的殺蟲劑更便宜。因為選擇素只需要兩種廉價的溶劑，無需昂貴的催化劑或高溫，即可完成製造所需的化學反應。 

不過，大多數殺蟲劑需要 10 年的試驗和 2.5 億美元或更多的資金才能確保在上市前的有效性和安全性。因此，選擇素要推出市面可能還需要漫長的路。

來源：
Science, Newly discovered chemical is a highly targeted killer of parasitic worms

報告：
Burns, A.R., Baker, R.J., Kitner, M. & et al. (2023). Selective control of parasitic nematodes using bioactivated nematicides. Nature. doi: 10.1038/s41586-023-06105-5

文／AC