В последние годы в Европе и Северной Америке зимой произошли массовые потери семей медоносных пчел. Можно показать, что клещ Варроа и вирус деформированного крыла являются основными факторами, ответственными за вызывающую тревогу смертность пчел. Исследователям из Университета ветеринарной медицины в Вене впервые удалось смоделировать течение болезни с помощью искусственного генетического материала вируса. Симптомы так называемой клещевой болезни воспроизводились в лаборатории без клещей путем инъекции синтетической РНК. Это позволило разумно разработать новые стратегии для защиты популяции пчел в будущем. Результаты были опубликованы в журнале PLOS ONE.
Медоносная пчела Apis mellifera играет важную роль в опылении фруктовых и овощных растений, помимо ее значения для производства меда и воска. Потери целых пчелиных семей в зимний период имеют экономические и, в частности, экологические последствия, так как весной во время цветения отсутствуют опылители. Пчеловодство в Северной Америке и Европе особенно страдает от массовых потерь. Только за зимние месяцы 2014/2015 года в некоторых регионах Австрии разрушилось до пятидесяти процентов всех пчелиных семей.
Основным фактором гибели пчел, по-видимому, является не использование пестицидов в современном сельском хозяйстве. Многие исследования показали, что выживание пчелиных семей сильно зависит от заражения клещами варроа, широко распространенными кровососущими паразитами и передачи этими клещами вируса деформации крыла. Исследовательская группа из Института вирусологии Венского университета ветеринарной медицины разработала новую лабораторную систему, которая позволила им сделать важный шаг вперед в изучении вируса. Используя молекулярный клон, они целенаправленно имитировали течение болезни в лабораторных условиях.
Искусственные вирусные геномы вируса деформированного крыла
До сих пор ученые использовали только образцы вируса деформированного крыла, которые они взяли у зараженных пчел. «Однако смешанные и множественные инфекции могут искажать результаты таких тестов», - заявил ведущий автор Бенджамин Лэмп. Для новой тестовой системы исследователи использовали искусственный генетический материал вместо естественных образцов вируса деформированного крыла, чтобы четко соотнести течение болезни с вирусом.
Сначала мы амплифицируем генетический РНК-материал вируса и сохраняем его как копию ДНК в векторе, специфическом транспортном средстве для генетического материала. Полученный молекулярный клон позволяет нам производить искусственные вирусы, идентичные и генетически определенные», - пояснил Лэмп. Насекомые, зараженные искусственным вирусом, демонстрировали те же симптомы, такие как обесцвечивание, карликовость, смерть или одноименная деформация крыла, которые также встречаются у насекомых. естественные инфекции. Таким образом, можно однозначно показать, что эти симптомы вызываются вирусом деформированного крыла.
Вирус деформированного крыла обнаружен в ткани железы
Помимо заражения вирусной РНК в контролируемых лабораторных условиях, также может быть показана непредвзятая картина болезненного процесса. Ученые заразили искусственным генетическим материалом вируса не только полностью развитых пчел, но и личинок и куколок. На стадии куколки Лэмп и его команда проанализировали ткани-мишени и клетки-хозяева - клетки, которые вирус предпочтительно заражает.
Ученые обнаружили вирусные антигены - специфические белковые молекулы вируса деформированного крыла - во всех областях тела. Однако особенно пострадали нервные клетки, клетки желез и соединительной ткани. «Высокие концентрации вирусных белков - антигенов - в железах также могут указывать на пероральную передачу вируса от одной пчелы к другой в улье», - объяснил профессор Тилль Рюменапф, последний автор и глава Института вирусологии в университете. ветеринарной медицины, Вена. Это может объяснить, почему вирус также остается в ульях, если он не передается клещом Варроа. Однако вирусных белков в мышцах и клетках крови обнаружено не было.
Различные применения нового метода
С помощью молекулярного клона можно моделировать различные аспекты жизненного цикла вируса, манипулировать ими и изучать их в лабораторных условиях. Это касается передачи вируса клещом варроа, течения инфекции и репликации вируса на разных стадиях развития медоносных пчел. Контролируемые экспериментальные условия позволят разработать новые стратегии для эффективного снижения потерь пчелиных семей, вызванных вирусом.
Описанные эксперименты проводились только с одним штаммом DWV, но метод можно использовать и для других штаммов. «Во многих случаях пчела заражена не только одним видом вируса. Наша тестовая система предоставляет инструмент для выяснения, какие вирусы особенно опасны и как ведут себя вирусы при множественных заражениях», - пояснил Лэмп. «Таким образом, мы можем разрабатывать целевые стратегии против болезнетворных вирусов».
О вирусе деформированного крыла
Вирус деформированного крыла (DWV) принадлежит к семейству ифлавирусов. Эти вирусы относятся к так называемым РНК-вирусам. Их генетический материал состоит только из одной цепи рибонуклеотидов, в отличие от преобладающей двухцепочечной ДНК у млекопитающих. В большинстве, но не во всех случаях инфекции вирусом деформированного крыла связаны с заражением улья клещом Варроа. «Вирус сохраняется в ульях и может быть обнаружен даже в том случае, если в улье нет паразитов», - пояснил Бенджамин Лэмп.