Комары против лихорадки

Наталья Резник
Ната­лья Рез­ник

Сот­ни мил­ли­о­нов людей во всем мире треп­лет лихо­рад­ка, и спра­вить­ся с ней пока не уда­ет­ся. От виру­сов ден­ге, Зика и чикун­гу­нья лекарств нет. Спе­ци­а­ли­сты пыта­лись бороть­ся с пере­нос­чи­ка­ми инфек­ции — кома­ра­ми жел­то­ли­хо­ра­доч­ны­ми Aedes aegypti, осу­шая водо­е­мы, где живут их личин­ки, но тоже без­ре­зуль­тат­но. Кома­ры про­дол­жа­ют доку­чать, а спи­сок пере­да­ва­е­мых ими забо­ле­ва­ний непре­рыв­но попол­ня­ет­ся.

Может быть, про­бле­му удаст­ся решить, если исполь­зо­вать этих кро­во­со­сов про­тив них самих? В насто­я­щее вре­мя спе­ци­а­ли­сты актив­но раз­ра­ба­ты­ва­ют эту идею в двух направ­ле­ни­ях [1]. Пер­вый под­ход пред­по­ла­га­ет созда­ние транс­ген­ных кома­ров — носи­те­лей леталь­но­го гена. Этот ген будет пере­да­вать­ся потом­кам, кото­рые погиб­нут, не достиг­нув зре­ло­сти. Вто­рой под­ход поз­во­ля­ет не сокра­щать попу­ля­цию, а заме­нить диких насе­ко­мых кома­ра­ми, не спо­соб­ны­ми пере­да­вать инфек­цию.

Ликвидаторы

Люк Алфей — основатель Oxitec (www.epo.org)
Люк Алфей — осно­ва­тель Oxitec (www.epo.org)

В нача­ле XXI века гене­ти­ки Окс­форд­ско­го уни­вер­си­те­та под руко­вод­ством про­фес­со­ра Люка Алфея (Luke Alphey) полу­чи­ли транс­ген­ную линию кома­ров A. aegypti OX513A. Линия содер­жит леталь­ный ген tTAV (вари­ант акти­ва­то­ра тран­скрип­ции, подав­ля­е­мый тет­ра­цик­ли­ном). В лабо­ра­то­рии личин­ки кома­ров раз­ви­ва­ют­ся в воде, в кото­рую добав­ля­ют тет­ра­цик­лин. Анти­био­тик бло­ки­ру­ет актив­ность tTAV, бла­го­да­ря чему кома­ры нор­маль­но живут и раз­мно­жа­ют­ся [2].

В есте­ствен­ных усло­ви­ях, без анти­био­ти­ка, ген начи­на­ет рабо­тать, его про­дукт пре­пят­ству­ет син­те­зу дру­гих бел­ков клет­ки, при этом уси­ли­ва­ет экс­прес­сию соб­ствен­но­го гена tTAV, и коли­че­ство бел­ка лави­но­об­раз­но воз­рас­та­ет. Огром­ное коли­че­ство tTAV бло­ки­ру­ет тран­скрип­ци­он­ную маши­не­рию, и насе­ко­мое поги­ба­ет. Кон­струк­ция полу­чи­лась очень ста­биль­ная и сохра­ня­ет­ся уже в 200-м поко­ле­нии транс­ген­ных A. aegypti.

Ген tTAV рабо­та­ет толь­ко в клет­ках насе­ко­мых, его белок неток­си­чен, и лягуш­ки, наев­шись транс­ген­ных кома­ров, не постра­да­ют. Еще одно пре­иму­ще­ство мето­да заклю­ча­ет­ся в том, что его дей­ствие направ­ле­но не на всех насе­ко­мых в окру­ге, а на один кон­крет­ный вид.

Транс­ген­ная линия кома­ров так­же содер­жит флу­о­рес­цент­ный мар­кер DsRed — белок, све­че­ние кото­ро­го хоро­шо замет­но при про­смот­ре через опре­де­лен­ные филь­тры. Он поз­во­ля­ет лег­ко отли­чать диких насе­ко­мых от транс­ген­ных.

В лабо­ра­то­рии транс­ген­ных личи­нок сор­ти­ру­ют вруч­ную: сам­цы и сам­ки суще­ствен­но раз­ли­ча­ют­ся по раз­ме­ру. В мир выпус­ка­ют толь­ко сам­цов Friendly ™ Aedes. Они не куса­ют­ся и пото­му не могут нико­го зара­зить. Зато они стре­мят­ся к спа­ри­ва­нию и опло­до­тво­ря­ют диких самок, пере­да­вая потом­ству смер­тель­ный ген. Личин­ки поги­ба­ют, не достиг­нув зре­ло­сти, сам­цы Friendly™ Aedes так­же гиб­нут и в окру­жа­ю­щей сре­де не сохра­ня­ют­ся.

Лаборанты Oxitec сортируют личинок комаров, отделяя самцов от самок (www.sciencemag.org)
Лабо­ран­ты Oxitec сор­ти­ру­ют личи­нок кома­ров, отде­ляя сам­цов от самок (www.sciencemag.org)

Реа­ли­за­ци­ей про­грам­мы Friendly™ Aedes зани­ма­ет­ся ком­па­ния Oxitec, кото­рую осно­вал Люк Алфей. Проб­ный выпуск, про­шед­ший в 2009 году на Кай­ма­но­вых ост­ро­вах, пока­зал отлич­ные резуль­та­ты. На участ­ке пло­ща­дью 0,16 км2 попу­ля­ция диких кома­ров сокра­ти­лась на 96%.

Затем ком­па­ния про­ве­ла успеш­ные испы­та­ния в Пана­ме и Малай­зии, потом настал черед Бра­зи­лии. В этой стране от лихо­рад­ки ден­ге стра­да­ют мил­ли­о­ны граж­дан: толь­ко в 2015 году вирус пора­зил око­ло полу­то­ра мил­ли­о­нов бра­зиль­цев, а теперь еще уча­сти­лись слу­чаи зара­же­ния виру­сом Зика, так что ника­кие кома­ри­ные иссле­до­ва­ния Бра­зи­лию не мину­ют.

В сотруд­ни­че­стве с Уни­вер­си­те­том Сан-Пау­лу транс­ген­ных кома­ров в 2011–2013 годах выпус­ка­ли в бра­зиль­ском шта­те Баия (Bahia); за это вре­мя чис­лен­ность диких A. aegypti сокра­ти­лась по край­ней мере на 90%. В сере­дине 2016 года про­грам­му Friendly ™ Aedes раз­вер­ну­ли в рай­оне Сан-Иуда (São Judas) и все­го за пол­го­да доби­лись сокра­ще­ния чис­лен­но­сти диких личи­нок на 78%.

В бра­зиль­ском город­ке Пира­си­ка­ба (Piracicaba) пло­щадь выпус­ка соста­ви­ла 12 км2, на этой тер­ри­то­рии про­жи­ва­ет око­ло 60 тыс. чело­век. 30 мар­та 2017 года Oxitec и адми­ни­стра­ция Пира­си­ка­бы сооб­щи­ли, что вто­рой год под­ряд чис­лен­ность личи­нок диких кома­ров сокра­ща­ет­ся более чем на 80% по срав­не­нию с необ­ра­бо­тан­ной зоной, при том что коли­че­ство Friendly™ Aedes, выпу­щен­ных в 2016 году, было на 59% ниже, чем годом ранее [3].

Спе­ци­а­ли­сты ком­па­нии празд­ну­ют побе­ду и соби­ра­ют­ся рас­ши­рить зону дей­ствия про­грам­мы, для чего им пона­до­бит­ся в 30 раз уве­ли­чить про­из­вод­ство транс­ген­ных личи­нок (сей­час их бра­зиль­ская кома­ри­ная фер­ма про­из­во­дит до 4 млн личи­нок в неде­лю).

Не комара убить, а людей защитить

Пока Oxitec с тор­же­ством под­счи­ты­ва­ет коли­че­ство уни­что­жен­ных насе­ко­мых, их кол­ле­ги при­дер­жи­ва­ют­ся дру­гой так­ти­ки. Они видят свою зада­чу не в том, что­бы уби­вать кома­ров, а в том, что­бы защи­щать людей от опас­ных болез­ней. Их созда­ния при­зва­ны не истре­бить дикую попу­ля­цию, а изме­нить ее.

В 2005 году энто­мо­лог Скотт О’Нейл (Scott O’Neill) из Уни­вер­си­те­та Мона­ша (Мель­бурн, Австра­лия) обна­ру­жил, что кома­ры, кото­рым дали напить­ся кро­ви с виру­са­ми ден­ге или чикун­гу­нья, гораз­до реже сохра­ня­ют и пере­но­сят эти виру­сы, если зара­же­ны внут­ри­кле­точ­ным пара­зи­том Wolbachia pipientis. В том же году, но несколь­ко ранее бра­зиль­ские уче­ные из Фон­да Осваль­до Кру­за (Fiocruz) полу­чи­ли сход­ные резуль­та­ты для виру­са Зика.

Вме­сте они нача­ли про­грам­му Eliminate Dengue, кото­рую воз­глав­ля­ет Скотт О’Нейл [4]. Уче­ные пред­по­ло­жи­ли, что пара­зит сопер­ни­ча­ет с виру­сом за огра­ни­чен­ные ресур­сы кома­ри­ной клет­ки. Воз­мож­но так­же, что Wolbachia акти­ви­ру­ет иммун­ную систе­му хозя­и­на, что помо­га­ет ему бороть­ся с дру­ги­ми инфек­ци­я­ми. Wolbachia пара­зи­ти­ру­ет в клет­ках при­мер­но 60% видов насе­ко­мых, но A. aegypti в их чис­ло не вхо­дит. Лабо­ра­тор­ную попу­ля­цию инфи­ци­ро­ван­ных кома­ров при­шлось полу­чать спе­ци­аль­но.

Посколь­ку бак­те­рия пере­да­ет­ся потом­кам толь­ко по мате­рин­ской линии, уче­ным при­хо­дит­ся выпус­кать на волю зара­жен­ных Wolbachia самок. Одна­ко эти сам­ки, хоть и куса­ют­ся, без­опас­ны для чело­ве­ка, пото­му что не пере­но­сят вирус.

В рам­ках Eliminate Dengue зара­жен­ные кома­ры были выпу­ще­ны более чем в 40 рай­о­нах Австра­лии, Вьет­на­ма, Индо­не­зии, Колум­бии и Бра­зи­лии. За 10–20 недель пара­зит зара­жа­ет до 90% мест­ных A. aegypti и сохра­ня­ет­ся в попу­ля­ции не менее пяти лет. Этим метод выгод­но отли­ча­ет­ся от про­грам­мы Friendly ™ Aedes, кото­рая тре­бу­ет еже­год­но­го выпус­ка транс­ген­ных сам­цов. К сожа­ле­нию, Wolbachia не рас­про­стра­ня­ет­ся на боль­шие рас­сто­я­ния. Что­бы насы­тить зара­жен­ны­ми кома­ра­ми Бра­зи­лию, Fiocruz готов про­из­во­дить око­ло 12 млн личи­нок в неде­лю.

Бра­зи­лия — одна из немно­гих стран, где про­грам­му Eliminate Dengue реа­ли­зу­ют в круп­ных горо­дах. Ино­гда это созда­ет неожи­дан­ные слож­но­сти. Неко­то­рые тру­щоб­ные рай­о­ны Рио-де-Жаней­ро труд­но­до­ступ­ны, въезд в них сопря­жен с риском. Кро­ме того, ока­за­лось, что кома­ры, зара­жен­ные пара­зи­та­ми, чув­стви­тель­ны к инсек­ти­ци­дам, поэто­му в есте­ствен­ных усло­ви­ях их чис­лен­ность быст­ро пада­ет. Уче­ным при­шлось три меся­ца зани­мать­ся селек­ци­ей, повы­шая устой­чи­вость лабо­ра­тор­ных кома­ров до уров­ня их диких соро­ди­чей.

Eliminate Dengue не един­ствен­ная про­грам­ма, исполь­зу­ю­щая Wolbachia для борь­бы с кома­ра­ми. В Син­га­пу­ре пла­ни­ру­ют зара­жать ею A. aegypti, что­бы полу­чить бес­плод­ное потом­ство (бак­те­рия вли­я­ет на фер­тиль­ность хозя­ев). В США и Китае с помо­щью Wolbachia соби­ра­ют­ся бороть­ся с ази­ат­ски­ми тиг­ро­вы­ми кома­ра­ми A. albopictus, кото­рые так­же пере­но­сят ден­ге и чикун­гу­нью.

Проблемы эффективности

Оба мето­да ощу­ти­мо вли­я­ют на состо­я­ние попу­ля­ций диких A. aegypti, одна­ко людей боль­ше инте­ре­су­ет, как эти меры ска­за­лись на забо­ле­ва­е­мо­сти. А это­го уче­ные пока не зна­ют. Сокра­ще­ние чис­лен­но­сти потен­ци­аль­ных носи­те­лей еще не озна­ча­ет, что люди ста­ли мень­ше болеть: немно­гие уце­лев­шие кома­ры могут пере­да­вать вирус очень эффек­тив­но.

В июле про­шло­го года Oxitec сооб­щи­ла о том, что в Пира­си­ка­бе за год чис­ло забо­ле­ва­ний лихо­рад­кой ден­ге сни­зи­лось со 133 до 12, то есть на 91%. Дру­гие муни­ци­па­ли­те­ты сооб­ща­ют о сокра­ще­нии толь­ко на 52%. Одна­ко лихо­рад­ки про­ис­хо­дят вспыш­ка­ми, и нынеш­нее зати­шье не обя­за­тель­но свя­за­но с транс­ген­ны­ми кома­ра­ми. Это может быть лишь есте­ствен­ным пере­ры­вом меж­ду дву­мя эпи­зо­да­ми. Что­бы выне­сти окон­ча­тель­ное суж­де­ние об эффек­тив­но­сти обе­их про­грамм, необ­хо­ди­мы дли­тель­ные и круп­но­мас­штаб­ные эпи­де­мио­ло­ги­че­ские иссле­до­ва­ния.

Эффек­тив­ность про­грам­мы Eliminate Dengue изу­ча­ют в индо­не­зий­ском горо­де Джо­кья­кар­та (Yogyakarta). Забо­ле­ва­е­мость ден­ге более двух лет отсле­жи­ва­ют в 24 рай­о­нах, где про­жи­ва­ют око­ло 14 500 чело­век. В поло­вине этих рай­о­нов выпу­стят зара­жен­ных Wolbachia кома­ров. Мас­штаб­ное иссле­до­ва­ние пла­ни­ру­ет­ся и во Вьет­на­ме. Тем вре­ме­нем Oxitec при­вле­ка­ет неза­ви­си­мых экс­пер­тов для раз­ра­бот­ки экс­пе­ри­мен­та, наме­чен­но­го на 2018 год.

Еще одна боль­шая про­бле­ма — день­ги. Eliminate Dengue рас­хо­дов не под­счи­ты­ва­ла, но поста­ра­ет­ся сде­лать про­грам­му не доро­же 1 долл. на чело­ве­ка. Oxitec тра­тит боль­ше. Толь­ко на экс­пе­ри­мен­ты в Пира­си­ка­бе за два года ушло не менее 1,1 млн долл. — око­ло 10 долл. на одно­го жите­ля обра­бо­тан­ной тер­ри­то­рии.

Пока уче­ные опре­де­ля­ют эффек­тив­ность сво­их про­ек­тов и раз­мыш­ля­ют, какие сред­ства и мощ­но­сти им пона­до­бят­ся для их реа­ли­за­ции, есте­ствен­ный отбор не дрем­лет. Со вре­ме­нем обе линии моди­фи­ци­ро­ван­ных кома­ров могут поте­рять свое пре­иму­ще­ство, пото­му что насе­ко­мые при­об­ре­тут устой­чи­вость к дей­ствию леталь­но­го гена, а виру­сы при­спо­со­бят­ся к сов­мест­но­му суще­ство­ва­нию с Wolbachia.

Сравнение программ Oxitec и Eliminate Dengue (www.sciencemag.org)
Срав­не­ние про­грамм Oxitec и Eliminate Dengue (www.sciencemag.org)

А тем вре­ме­нем поспе­ва­ют новые линии транс­ген­ных кома­ров. В Уни­вер­си­те­те Сан-Пау­лу, в лабо­ра­то­рии про­фес­со­ра Мар­га­рет Капур­ро (Margareth Capurro) — бра­зиль­ско­го парт­не­ра Oxitеc, раз­ра­ба­ты­ва­ют линию A. aegypti, несу­щую ген, кото­рый поз­во­лит клет­кам насе­ко­мых рас­по­зна­вать фер­мент виру­са ден­ге и пода­вать клет­ке сиг­нал о само­уни­что­же­нии. Ген не лета­лен и со вре­ме­нем рас­про­стра­нит­ся по всей попу­ля­ции.

Аме­ри­кан­ские иссле­до­ва­те­ли под руко­вод­ством Геор­га Димо­пу­ло­са (George Dimopoulos), про­фес­со­ра Уни­вер­си­те­та Джон­са Хоп­кин­са, мани­пу­ли­ру­ют соб­ствен­ны­ми кома­ри­ны­ми гена­ми рецеп­то­ра Dome или Янус­ки­на­зы Нор, поме­стив их под про­мо­тор, кото­рый акти­ви­ру­ет­ся, когда комар напьет­ся кро­ви [5]. Про­мо­тор рабо­та­ет толь­ко в жиро­вом теле насе­ко­мых, выпол­ня­ю­щем, в том чис­ле, функ­ции имму­но­ком­пе­тент­но­го орга­на. Повы­шен­ная актив­ность генов Dome и Нор вли­я­ет на син­тез мно­гих бел­ков жиро­во­го тела и подав­ля­ет инфек­цию несколь­ких серо­ти­пов виру­са ден­ге, но не Зика и не чикун­гу­ньи. Гены не сокра­ща­ют жизнь кома­ров, но зна­чи­тель­но ухуд­ша­ют их пло­до­ви­тость.

Спе­ци­а­ли­сты пола­га­ют, что созда­ние рын­ка транс­ген­ных насе­ко­мых, кото­рый предо­став­ля­ет потен­ци­аль­ным поку­па­те­лям выбор в зави­си­мо­сти от жела­е­мо­го резуль­та­та, будет поле­зен служ­бам здра­во­охра­не­ния.

Ната­лья Рез­ник

1. www.sciencemag.org/news/2016/10/brazil-will-release-billions-lab-grown-mosquitoes-combat-infectious-disease-will-it

2. www.oxitec.com/our-solution/technology/the-science/

3. www.oxitec.com/oxitecs-friendly-aedes-achieves-81-suppression-wild-aedes-aegypti-cecapeldorado-piracicaba-second-year-project/

4. Callaway E. Infected mosquitoes fight Zika /​/​ Nature. 2016. 539. Р. 17–18.

5. Jupatanakul N., Sim S., Angleró-Rodríguez YI, Souza-Neto J, Das S, Poti K. E., et al. Engineered Aedes aegypti JAK/​STAT Pathway-Mediated Immunity to Dengue Virus /​/​ PLoS Negl Trop Dis. 2017. 11(1): e0005187.

Если вы нашли ошиб­ку, пожа­луй­ста, выде­ли­те фраг­мент тек­ста и нажми­те Ctrl+Enter.

Связанные статьи

avatar
  Подписаться  
Уведомление о
Оценить: 
Звёзд: 1Звёзд: 2Звёзд: 3Звёзд: 4Звёзд: 5 (Пока оценок нет)
Загрузка...
 
 

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: