Новый биопестицид Csp_P борется с малярией

В 2022 году было зарегистрировано около 250 миллионов случаев малярии во всем мире — на пять миллионов больше, чем в 2021-м. Ежегодно около 600 тысяч заболевших умирают, преимущественно дети в странах Африки. Борьба с малярией осложняется растущей устойчивостью основных переносчиков малярии, комаров рода Anopheles, к инсектицидам, вызванной их длительным применением. Для борьбы с этими насекомыми необходимы более экологичные и эффективные решения. Авторы статьи в Science Advances создали биопестицид Csp_P на основе бактерии Chromobacterium sp. Panama, который уничтожает малярийных комаров, включая устойчивые к традиционным инсектицидам популяции.

Команда под руководством Джорджа Димопулоса из Института исследований малярии Джонса Хопкинса (США) изучала состав бактериального сообщества кишечников свободноживущих комаров в Панаме и выявила вид почвенных бактерий Chromobacterium sp. Panama, который в низких дозах снижает способность насекомых передавать патогены, а в высоких — уничтожает взрослых комаров и их личинок. Это открытие стало основой для создания биопестицида, который авторы назвали Csp_P. Он может дополнять существующие методы борьбы с комарами — переносчиками инфекционных заболеваний.

Препарат, приготовленный из высушенной и измельченной бактериальной биопленки, не содержит живых клеток. Он не теряет инсектицидные свойства при высоких температурах и длительном хранении.

Для оценки эффективности Csp_P исследователи использовали как лабораторные линии комаров Anopheles с различными механизмами резистентности, так и насекомых, пойманных в природе. Препарат смешивали с сахарозой или искусственным нектаром и предлагали комарам в качестве пищи. (Эту приманку употребляют в пищу как самцы комаров, так и самки.) При концентрации 200 мг/мл Csp_P летальность приближалась к 100% независимо от линии.

Чтобы выяснить, на какие именно механизмы защиты от ксенобиотиков действует Csp_P, ученые использовали селективные ингибиторы ферментов, отвечающих за детоксикацию. Кроме того, с помощью РНК-интерференции подавляли экспрессию генов, кодирующих глутатион-S-трансферазы (GST) — ферменты, которые катализируют реакцию присоединения глутатиону к токсичным веществам, облегчая их выведение или метаболизм. Подавление гена GSTe2 снижало смертность насекомых, а его повышенная экспрессия, напротив, повышала. Это указывает на ключевую роль GST в токсичности Csp_P. Возможно, они способствуют образованию конъюгатов с соединениями, присутствующими в биопестициде, и эти конъюгаты обладают повышенной токсичностью для насекомого.

Испытания на полигонах MosquitoSphere в Буркина-Фасо, моделирующих сельскую среду и окруженных сетями, подтвердили эффективность приманки с Csp_P в условиях, сходных с полевыми. Согласно результатам математического моделирования, применение препарата снижает численность Anopheles coluzzii на 44%, а в сочетании с противомоскитными сетками, обработанными инсектицидом, — до 50%.

В туннельных тестах ВОЗ комаров кормили раствором глюкозы с различными концентрациями Csp_P и оценивали их способность находить камеру с животным-приманкой (обездвиженной морской свинкой). Препарат, особенно в высоких концентрациях, снижал способность комаров обнаруживать хозяина, подавляя их реакцию на запаховые стимулы. Кроме того, он уменьшал восприимчивость комаров к малярийному паразиту Plasmodium falciparum: после его применения в их кишечнике снижалось количество ооцист.

Таким образом, Csp_P — эффективное и экологически безопасное средство, которое борется с малярийными комарами на нескольких уровнях: устраняет резистентность, нарушает их поведение, препятствуя поиску хозяина и снижает передачу паразита. Кроме того, он не вызывает генетической устойчивости у насекомых даже после многократного применения и может храниться годами.

Исследователи планируют расширенные полевые испытания и получение одобрения регуляторных органов США для внедрения Csp_P в эндемичных регионах. Бактериальный инсектицид имеет шансы стать новым оружием в борьбе с малярией, снижая заболеваемость и спасая жизни миллионов людей.

Комары A. aegypti и A. albopictus из Никарагуа переносят генетически различные вирусы чикунгунья