Генетики створили антималярійного комара

Щорічно від малярії (на знімку - плазмодій) гине тільки за офіційними даними мільйон чоловік, велика частина з них - діти, що живуть в Африці на південь від Сахари (фото Ute Frevert, Margaret Shear).

Американські вчені змінили частину генів комарів так, що в цих комах перестали розмножуватися плазмодії - паразитичні найпростіші, що викликають малярію. Автори роботи вважають, що з часом таких модифікованих комарів можна буде випустити в природу з тим, щоб вони поступово витіснили звичайних, покінчивши тим самим з небезпечною хворобою.
Про те, що пряме втручання в спадковий код комара (або зараження його спеціально підібраною бактерією) здатне впливати на "вміння" комахи передавати плазмодії, вчені міркували давно. Кілька груп працювало в цьому напрямку (про один такий дослідженні ми розповідали).
Однак отримані комарі все одно були здатні передавати паразитів, нехай і в меншій кількості. На цьому тлі досягнення біологів з університетів Арізони (University of Arizona) і Каліфорнії (UC Davis) можна назвати проривом.
"Якщо ви хочете зупинити поширення малярії, вам необхідні комарі, які стійкі до паразита не менше ніж на 100%. Якщо хоч один плазмодій вийде за межі і заразить людини, весь підхід буде приречений на провал", - Пояснює Майкл Рілі (Michael Riehle), професор ентомології університету Арізони і керівник даної роботи.

Майкл і його колеги втрутилися в метаболізм клітин комара, створивши нову модифікацію гена, який переводить в стан "завжди включено" сигнальний фермент Akt. Раніше було встановлено, що останній відіграє важливу роль у розвитку личинок і зростанні комахи, а також - його імунній відповіді.

Майкл Рілі тримає генетично змінених комарів у контрольованих умовах, що виключають будь-яку можливість втечі (фото University of Arizona).

Вчені впровадили нову версію гена в яйця комара Anopheles stephensi, він переносить малярію на Індійському субконтиненті. Отриманим особинам згодовували "малярійну" кров (в даному випадку мова йшла про паразита Plasmodium falciparum, відповідальному за більшість випадків зараження людини).

"Дивно, наскільки добре це спрацювало, - розповів Рілі. - Ми розраховували побачити деякий вплив на темп зростання комарів, тривалість їх життя і сприйнятливість до паразита, але виявилося, що наша конструкція заблокувала інфекційний процес повністю".

Своє втручання в генетичний код автори супроводжували вставкою люмінесцентних білків, за якими трансгенні особини (праворуч) можна було відрізняти від вихідних (зліва). Зверху вниз - зйомка через різні фільтри (ілюстрації Vanessa Corby-Harris et al./PLoS Pathogens).

Після того як плазмодії потрапляють в кишки комара (при укусі зараженої людини або тварини), вони проникають через їх стінки і формують в організмі господаря клітини-ооцисти. До цього репродуктивного етапу багато плазмодії не доживають - імунна система комара знищує багато кліток. Але і тих, що виживають, - більш ніж достатньо для поширення інфекції.

У кількох ооцистами за 10-12 днів дозріває ціла армія з тисяч нових плазмодіїв - спорозоїтів, які потім мігрують в слинні залози комах. За один укус комар передає новій жертві приблизно 40 таких клітин, але для розвитку небезпечного, а часом і смертельного захворювання досить і одного.

І ось з`ясувалося: в досвіді Рілі комарі з двома копіями зміненого гена (гомозиготні особини) начисто втратили свою здатність виступати в якості переносників малярії! "У цій групі комарів плазмодії не вдалося сформувати жодної ооцисти", - Радіє Майкл. Але ж ці копії генів самки (вони-то і п`ють кров) будуть справно передавати потомству.

За розмахом і ефекту з новою роботою зрівняється хіба що ідея вакцинації від малярії силами самих комарів. Шкода, що поки і та й інша ідеї перебувають на стадії лабораторних експериментів (фото CDC).

Біологи також рапортують, що в групі з однією копією нового гена (гетерозиготні особини) Число заражених комарів скоротилося на 60-99%, а в тих примірниках, що все ж виявилися заражені, зміст паразита зменшилася на 75-99%. Більш того, включений Akt на 18-20% скоротив термін життя комарів, тобто час, протягом якого вони можуть передавати паразита жертвам.

Ще не до кінця ясно, як працює Akt у всіх цих випадках, тому біологи продовжать роботу. Результати ж проведеного дослідження розкриває прес-реліз університету Арізони і стаття в PLoS Pathogens.

У майбутньому вчені мають намір подумати над можливими подальшими модифікаціями комарів, з тим, щоб вони отримали переваги перед незміненими побратимами і, опинившись на волі, згодом витіснили б з природи колишній вид, що переносить небезпечне захворювання. За словами Рілі, втім, до цієї стадії роботи пройде ще не менше десяти років, оскільки це найбільш важке частина всього задуму.