Комари срещу треска
Стотици милиони хора по света тресат от треска и досега не е възможно да се справят с нея. Няма лек за вирусите денга, зика и чикунгуня. Специалистите се опитаха да се преборят с носителите на заразата - комарите от жълта трескаAedes aegypti,като източиха водоемите, в които живеят ларвите им, но също безуспешно. Комарите продължават да досаждат, а списъкът с болестите, които пренасят, се актуализира постоянно.
Може би проблемът може да се реши, ако тези кръвопийци се използват срещу тях? В момента експертите активно развиват тази идея в две посоки [1]. Първият подход включва създаването на трансгенни комари - носители на леталния ген. Този ген ще бъде предаден на потомство, което ще умре, преди да достигне зрялост.Вторият подход позволява не да се намали популацията, а да се заменят дивите насекоми с комари, които не са в състояние да пренасят инфекцията.
Ликвидатори
В началото на 21-ви век генетици от Оксфордския университет, ръководени от професор Люк Алфи, получиха трансгенна линияA на комари. AegyptiOX513A. Линията съдържа смъртоносния генtTAV(вариант на активатор на транскрипция, инхибиран от тетрациклин). В лабораторни условия ларвите на комари се развиват във вода, към която е добавен тетрациклин. Антибиотикът блокира активността на tTAV, благодарение на което комарите живеят и се размножават нормално [2].
В естествени условия, без антибиотик, генът започва да работи, неговият продукт предотвратява синтеза на други клетъчни протеини, като същевременно засилва експресията на собствения си генtTAV,и количеството протеин нараства лавинообразно. Огромно количество tTAV блокира транскрипционните машини и насекомото умира. Дизайнът се оказа много стабилен и се запазва вече в 200-то поколение на трансгененA. египетски.
ГенtTAVработи само в клетки на насекоми, протеинът му е нетоксичен и жабите, които са яли трансгенни комари, няма да страдат. Друго предимство на метода е, че действието му не е насочено към всички насекоми в района, а към един определен вид.
В лабораторията трансгенните ларви се сортират ръчно: мъжките и женските се различават значително по размер. Само мъжки от Friendly TM Aedes се пускат на бял свят. Те не хапят и следователно не могат да заразят никого. Но те са склонни да се чифтосват и оплождат диви женски, предавайки смъртоносния ген на потомството си. Ларвите умират преди да достигнат зрялост, мъжките от Friendly TM Aedes също умират и не се запазват в околната среда.
Програмата Friendly TM Aedes се управлява от Oxitec, основана от Luc Alfey. Пробно пускане през 2009 г. на Каймановите острови показа отлични резултати. В района на 0,16 km 2 популацията на дивите комари е намаляла с 96%.
След това компанията проведе успешни тестове в Панама и Малайзия, след това дойде ред на Бразилия. В тази страна милиони граждани страдат от треска от денга: само през 2015 г. вирусът засегна около милион и половина бразилци, а сега случаите на инфекция с вируса Zika зачестиха, така че нито едно изследване на комарите няма да заобиколи Бразилия.
В сътрудничество с университета в Сао Пауло, трансгенни комари бяха освободени в бразилския щат Баия между 2011 и 2013 г.; през това време броят на дивитеA. aegyptiе намален с поне 90%. В средата на 2016 г. програмата Friendly TM Aedes беше въведена в района на São Judas и постигна 78% намаление на дивите ларви само за шест месеца.
Специалистите на компанията празнуват победата и ще разширят покритието на програмата, за което ще трябва да увеличат 30 пътипроизводство на трансгенни ларви (сега тяхната бразилска ферма за комари произвежда до 4 милиона ларви на седмица).
Не за да убием комара, а за да защитим хората
Докато Oxitec триумфално брои броя на унищожените насекоми, колегите им следват друга тактика. Те виждат задачата си не в унищожаването на комарите, а в защитата на хората от опасни болести. Техните творения са предназначени не да унищожат дивата популация, а да я променят.
През 2005 г. ентомологът Скот О'Нийл от университета Монаш (Мелбърн, Австралия) установи, че комарите, хранени с кръв с вируси на денга или чикунгуня, са много по-малко склонни да задържат и предават тези вируси, ако са заразени с вътреклетъчния паразитWolbachia pipientis.През същата година, но малко по-рано, бразилски учени от фондация Освалдо Круз (Fiocruz ) получи подобни резултати за вируса Zika.
Заедно те започнаха програмата Eliminate Dengue, ръководена от Scott O'Neill [4]. Учените предполагат, че паразитът се конкурира с вируса за ограничените ресурси на клетката на комара. Възможно е същоWolbachiaда активира имунната система на гостоприемника, което му помага да се бори с другиWolbachiaпаразити в клетките на около 60% от видовете насекоми, ноA. aegyptiне е един от тях. Лабораторната популация от заразени комари трябваше да бъде специално получена.
Тъй като бактерията се предава на потомството само по майчина линия, учените трябва да освободят заразени женскиWolbachiaв дивата природа. Тези женски обаче, въпреки че хапят, са безопасни за хората, тъй като не носят вируса.
Като част от Елиминиране на денга, заразени комари бяха пуснати на повече от 40 места в Австралия, Виетнам, Индонезия, Колумбия и Бразилия. В рамките на 10-20 седмици паразитът инфектира до 90% от местнитеA.Aegyptiи продължава да съществува в популацията най-малко пет години. Този метод се сравнява благоприятно с програмата Friendly TM Aedes, която изисква годишното освобождаване на трансгенни мъже. За съжаление,Wolbachiaне се разпространява на големи разстояния. За да насити Бразилия със заразени комари, Fiocruz е готов да произвежда около 12 милиона ларви на седмица.
Бразилия е една от малкото страни, в които програмата за премахване на денга се прилага в големите градове. Понякога това създава неочаквани трудности. Някои от бедняшките квартали на Рио де Жанейро са трудни за достъп и рисковано да се влезе. Освен това е установено, че заразените с паразити комари са чувствителни към инсектициди, така че броят им бързо намалява в естествени условия. Учените трябваше да се занимават със селекция в продължение на три месеца, повишавайки устойчивостта на лабораторните комари до нивото на техните диви роднини.
Eliminate Dengue не е единствената програма, използващаWolbachiaза контрол на комарите. Сингапур планира да заразиA. aegyptiза създаване на безплодно потомство (бактерията засяга плодовитостта на гостоприемника). В САЩ и КитайWolbachiaще се бори с азиатските тигрови комариA. albopictus, които също пренасят денга и чикунгуня.
Проблеми с ефективността
И двата метода значително влияят на състоянието на дивитеA популации. aegypti, но хората се интересуват повече от това как тези мерки са повлияли на заболеваемостта. Но учените все още не знаят това. Намаляването на броя на потенциалните носители не означава, че хората са станали по-малко болни: малкото оцелели комари могат да предават вируса много ефективно.
Ефективността на програмата Eliminate Dengue се проучва в индонезийския град Джокякарта. Заболеваемостта от денга се наблюдава повече от две години в 24 области, къдетоживеят около 14 500 души. Половината от тези зони ще пуснат заразени комариWolbachia. Предвижда се мащабно проучване и във Виетнам. Междувременно Oxitec набира независими експерти за разработване на експеримент, планиран за 2018 г.
Друг голям проблем са парите. Eliminate Dengue не е изчислил разходите, но ще се опита да направи програмата не повече от $1 на човек. Oxitec харчи повече. Само експериментите с Piracicaba струват най-малко 1,1 милиона долара за две години - около 10 долара на жител на третираната зона.
Докато учените определят ефективността на своите проекти и мислят какви инструменти и капацитет ще са им необходими, за да ги реализират, естественият подбор не спи. С течение на времето и двете линии модифицирани комари могат да загубят предимството си, тъй като насекомите стават резистентни към смъртоносния ген и вирусите се адаптират да съществуват съвместно сWolbachia.
Междувременно узряват нови линии трансгенни комари. В университета в Сао Пауло, в лабораторията на професор Маргарет Капуро, бразилския партньор на Oxitec, се разработва линиятаA. aegypti, който носи ген, който ще позволи на клетките на насекомите да разпознаят ензима на вируса на денга и да сигнализира на клетката да се самоунищожи. Генът не е смъртоносен и в крайна сметка ще се разпространи сред населението.
Американски изследователи, ръководени от Джордж Димопулос, професор в университета Джон Хопкинс, манипулират собственияDomeрецептор на комара или гените на рецептора на янускиназаHop, като ги поставят под промотор, който се активира, когато комарът се храни с кръв [5]. Промоторът работи само в мастното тяло на насекомите, което, наред с други неща, изпълнява функциите на имунокомпетентен орган. Повишенаактивността на генитеDomeиHopвлияе върху синтеза на много мастни телесни протеини и потиска инфекцията на няколко серотипа на вируса на денга, но не и на Zika или Chikungunya. Гените не съкращават живота на комарите, но значително влошават плодовитостта им.
Експертите смятат, че създаването на пазар за трансгенни насекоми, който предоставя на потенциалните купувачи избор в зависимост от желания резултат, ще бъде полезно за общественото здравеопазване.