Исследователи из Школы общественного здравоохранения Блумберга имени Джона Хопкинса генетически модифицировали комаров, чтобы противостоять заражению вирусом денге, вирусом, который ежегодно заражает около 96 миллионов человек во всем мире и убивает более 20 000, в основном детей.
Исследование, опубликованное 12 января в PLOS Neglected Tropical Diseases, показывает, что в лаборатории можно усилить естественную способность комара Aedes aegypti бороться с вирусом денге в качестве первого шага к подавлению его способности распространяться. болезнь. Полученные данные могут стать прелюдией к разработке стратегии по устранению угрозы лихорадки денге. Сорок процентов населения мира проживает в районах, подверженных риску заражения вирусом, который наиболее распространен в Юго-Восточной Азии и на западных островах Тихого океана и быстро растет в Латинской Америке и Карибском бассейне.
«Если вы можете заменить естественную популяцию комаров, переносящих лихорадку денге, генетически модифицированными, устойчивыми к вирусу, вы можете остановить передачу болезни», - говорит руководитель исследования Джордж Димопулос, доктор философии, профессор кафедры молекулярной микробиологии и иммунологии и член Исследовательского института малярии Джона Хопкинса. «Это первый шаг к этой цели».
Хотя новые комары значительно подавляли инфекцию вируса денге, они не проявляли устойчивости к Зика или чикунгунья, двум другим вирусам, переносимым Aedes aegypti. «Это открытие, хотя и разочаровывающее, учит нас кое-чему об иммунной системе комаров и о том, как она справляется с различными вирусами. Это поможет нам сделать комаров устойчивыми к нескольким типам вирусов», - говорит он. Хотя устойчивость к одной болезни - хорошее начало, «в идеале вам нужен комар, устойчивый и к другим вирусам», - говорит он.
Комары заражаются вирусами, питаясь кровью людей, заболевших ими. Как только комары заражены, они кусают других здоровых людей и передают им болезнь. Предпринимаются многочисленные усилия, чтобы выяснить, как разорвать этот порочный круг, и большинство ученых согласны с тем, что для ликвидации лихорадки денге и других болезней, переносимых комарами, потребуется использование нескольких методов.
Исследователи говорят, что комары Aedes aegypti вызывают реакцию иммунной системы при контакте с вирусом денге, но она оказывается слишком слабой, чтобы остановить передачу. Зная это, Димопулос и его коллеги смогли манипулировать компонентом иммунной системы, JAK-STAT, который регулирует выработку противовирусных факторов. Они сделали это в части тела комара, известной как жировое тело, своего рода печень. Примечательно, что путь JAK-STAT также участвует в противовирусной активности у людей.
Генетическая модификация привела к тому, что меньше комаров заразилось, и у большинства из них был очень низкий уровень вируса денге в слюнных железах, откуда он передается человеку. Эти эксперименты, однако, не снизили уровень вируса у всех комаров до нуля, что озадачило ученых. Они говорят, что необходимы дополнительные исследования, чтобы понять, будет ли этого уровня подавления вируса достаточным, чтобы остановить передачу болезни, и они работают над другими экспериментами, чтобы увидеть, могут ли они производить противовирусные факторы в кишечнике, которые могут помочь вызвать более сильный иммунный ответ. и, возможно, придают устойчивость к другим вирусам.
Исследователи обнаружили, что комары, устойчивые к лихорадке денге, живут столько же, сколько и дикие комары, хотя они производят меньше яиц, скорее всего, потому, что тот же механизм, задействованный в настройке иммунной системы для борьбы с лихорадкой денге, также играет роль в производство яиц.
«Вероятно, если мы включим это в кишечнике, мы сможем добиться гораздо более сильного эффекта без ущерба для производства яиц», - говорит Димопулос.
Как только будут разработаны генетически модифицированные комары, устойчивые к лихорадке денге, ученые протестируют их в больших полевых клетках, чтобы увидеть, как они конкурируют с дикими комарами в строго контролируемых экспериментах.
Лучший способ гарантировать, что генетически модифицированные комары станут доминирующим типом, для исследователей состоит в том, чтобы добавить к новым комарам нечто, известное как «генный драйв». По сути, это делает их генетически превосходными комарами, гарантируя, что все потомство комаров дикого типа и генетически модифицированных комаров будет устойчивым к болезням.
«Таким образом, вы можете преобразовать популяцию комаров, передающих болезни, в популяцию комаров, не являющихся переносчиками болезней», - говорит Димопулос.
Ученые признают, что есть опасения по поводу выпуска генетически модифицированных комаров в окружающую среду, поскольку их невозможно поймать. Они здесь, чтобы остаться.
«Вот почему для того, чтобы все было правильно, требуются обширные лабораторные и полуполевые исследования», - говорит он. Однако, если ученые смогут заставить это работать, это может стать очень эффективным способом борьбы с болезнями. Это может быть сделано без активного участия людей. Они получат длительную защиту без необходимости принимать лекарства, делать прививки или использовать надкроватные сетки или репелленты.
Димопулос и другие исследователи работают над аналогичными моделями комаров Anopheles, которые переносят паразита, вызывающего малярию.
Весь процесс разработки и внедрения устойчивых к болезням комаров в дикую природу может занять десятилетие или больше.