Комариная смерть: трансгенный грибок против малярии

Малярия — инфекционное заболевание, вызываемое паразитическими протистами рода Plasmodium. Возбудитель передается человеку через укусы комаров рода Anopheles. Наибольшее число случаев заболевания приходится на регионы Африки. Борьбу с распространением малярии осложняет устойчивость к инсектицидам, которую приобретают комары-переносчики. Помимо инсектицидов, для сокращения численности комаров используются энтомопатогенные грибы рода Metarhizium. Распространение спор этих грибов в жилых помещениях несколько сокращает популяцию анофелесов, однако полной защиты не удается добиться из-за низкой вирулентности и плохой выживаемости грибов.

Группа ученых из США и Буркина-Фасо создала штамм Mp-Hybrid на основе вида Metarhizium pingshaense, экспрессирующий инсектицид Hybrid под контролем промотора, специфичного к гемолимфе. Лабораторные исследования штамма показали его бόльшую эффективность по сравнению с M. pingshaense дикого типа.

Чтобы экстраполировать результаты исследований на условия окружающей среды, ученые спланировали полуполевой эксперимент. В одном из регионов Буркина-Фасо была построена так называемая Москитосфера (MosquitoSphere). Внутри нее организовали несколько помещений, включающих хижины, растения в качестве источника сахара для взрослых комаров и пруды для размножения насекомых. Источником крови служили телята, которых помещали в Москитосферу на три дня еженедельно. От окружающего мира Москитосфера отделялась москитной сеткой.

Для эксперимента были отобраны личинки устойчивых к инсектицидам комаров вида Anopheles coluzzii. Исследователи сравнили эффективность Mp-Hybrid и штамма с вирулентностью по дикому типу (Mp-RFP). Так как комары для отдыха предпочитают садиться на темную ткань, для обеспечения инфицирования Mp-Hybrid или Mp-RFP ресуспендировали в кунжутном масле и обрабатывали суспензией черные хлопковые простыни. В качестве контроля использовали черную ткань, покрытую чистым кунжутным маслом.

На первом этапе опыта ученые убедились, что ткань, несущая грибок, не отпугивает комаров. В Москитосферу было выпущено 2402 взрослых особей A. coluzzi. Большая часть на следующий день была найдена на поверхности черных простыней. 75% комаров, находившихся в помещениях с Mp-Hybrid/Mp-RFP оказались инфицированными. Также было показано, что продолжительность жизни анофелесов, зараженных Mp-Hybrid, значительно ниже, чем у комаров, несущих Mp-RFP.

На следующем этапе ученые создали самоподдерживающуюся популяцию A. coluzzi, выпустив в каждое помещение Москитосферы 1000 самцов и 500 самок. Личинок, куколок и новых взрослых особей подсчитывали ежедневно. Эксперимент проводился в трех повторностях; каждая повторность продолжалась 45 дней. Популяция анофелесов в помещениях с Mp-Hybrid сокращалась примерно на 92%, в то время как Mp-RFP приводит к стагнации популяции, а в помещениях без грибка численность комаров возрастает. Кроме того, заражение Mp-Hybrid ухудшало репродуктивную функцию A. coluzzi: яйца отложили только 24% инфицированных самок, и лишь из 13% этих яиц развились взрослые особи.

M. pingshaense не инфицирует полезных насекомых, например, пчел. Кроме того, споры этого грибка не распространяются с воздушными потоками и чувствительны к ультрафиолету. Это и некоторые другие факторы позволяют рассматривать Mp-Hybrid как безопасный для окружающей среды инструмент борьбы с малярией. Авторы считают, что следующим шагом должна быть разработка методов применения Mp-Hybrid в полевых условиях.