Противомалярийные грибки

Трансгенные грибки помогли в борьбе с малярией

Исследователи применили для борьбы с малярией грибок Metarhizium pingshaense, некоторые штаммы которого могут поражать малярийных комаров. Чтобы усилить вирулентность грибка, его геном модифицировали, встроив ген насекомоспецифичного токсина. Опубликованные в журнале Science результаты исследования (Lovett et al., Transgenic Metarhizium rapidly kills mosquitoes in a malaria-endemic region of Burkina Faso) говорят о том, что этот метод даже при небольших концентрациях спор грибок эффективен в условиях, максимально приближенных к настоящим.

Сегодня основное средство для борьбы с малярией – это инсектициды, действующие на комаров. К сожалению, в последнее время комары начинают приобретать устойчивость к этим веществам, так что поиск альтернативных или дополнительных способов снизить заболеваемость довольно актуален.

Личинка жука Dermolepida albohirtum, пораженная грибком из рода Metarhizium. Снимок с сайта CSIRO.

Споры Metarhizium pingshaense уже пробовали распылять внутри хижин в очагах малярии в Танзании. Это действительно снижает количество укусов инфицированными комарами, однако использовавшийся штамм все же недостаточно агрессивен для достижения цели.

В прошлом году объединенная группа ученых из США и Буркина Фасо решила улучшить грибок, добавив в его геном ген токсина Hybrid, опасного для насекомых. Они провели лабораторные исследования, в которых был продемонстрирован высокий потенциал модифицированного грибка. Тем не менее, успешные в условиях лаборатории средства нередко оказываются бессильны в реальных условиях, поэтому в новой работе исследователи постарались максимально приблизить условия испытаний к настоящим.

Экспериментальная площадка с хижинами, москитные сетки между камерами убраны. Здесь и ниже рисунки из статьи в Science.

Брайан Ловет (Brian Lovett) из Университета Мериленда и его коллеги выбрали место рядом с эндемичной по малярии деревней в Буркина Фасо и установили там камеры, отделенные друг от друга и от внешней среды москитной сеткой. Внутри четырех из них поставили аналоги хижин местных жителей, источник сахара для взрослых москитов и места для размножения, в качестве которых выступали пластиковые поддоны, прикрытые слоем земли, которые позволяли накапливать влагу. После этого исследователи собрали личинки устойчивых к обычным инсектицидам малярийных комаров, подрастили их и запустили в экспериментальные хижины, для начала по 100 самок в каждую. Внутри хижин, кроме всего прочего, были телята (в качестве источника крови для комаров) и черные полотна ткани, на которые наносилось масло со спорами ГМ грибка с встроенным геном токсина (Mp-Hybrid) или контрольного грибка со встроенным безвредным для насекомых красным флуоресцентным белком (Mp-RFP), либо пустое масло. Начинался эксперимент в сумерках, а утром всех комаров ловили обратно и проверяли на наличие грибковой инфекции. В сумме исследователи сделали семь реплик эксперимента, в ходе которых поймали обратно 2402 комара. Лучшим местом поимки оказались черные полотна (43,5 процента комаров), на которых комары отдыхали после еды, а вторым по популярности местом стал потолок хижин (27,3 процента). Эти результаты не зависели от того, чем полотна были пропитаны, так что авторы пришли к выводу, что грибки не отпугивают отдыхающих комаров.

После проверки на заражение оказалось, что 79 и 72 процента комаров из хижин с полотнами со спорами оказались заражены Mp-Hybrid и Mp-RFP соответственно; в результате насекомые погибли. Контрольная популяция комаров из хижин без спор грибков уменьшилась незначительно.

Выживаемость комаров после нахождения в контрольных хижинах без спор грибков (синий), со спорами контрольных грибков (красный) и со спорами грибов, экспрессирующих токсин (зеленый).

В следующей серии экспериментов исследователи посмотрели на то, как присутствие грибка повлияет на популяцию комаров, заселенных в камеры. Для этого они выпустили в каждую камеру по 1000 самцов и 500 самок комаров, а затем мониторили 45 дней количество взрослых особей, яиц, личинок и куколок, периодически запуская в хижину телят. Это время охватывает жизнь примерно двух поколений комаров и исследователи показали, что, в отличие от контрольных опытов в камерах с Mp-Hybrid, популяция комаров довольно быстро коллапсировала.

Три реплики эксперимента по динамике численности комаров (сверху вниз), где разного цвета линиями показана численность взрослых особей в каждом варианте эксперимента (синим – без грибка, красным – с контрольным ГМ грибком с RFP, зеленым – с ГМ-грибом с токсином).

Таким образом авторы показали, что вставка в грибок гена соответствующего токсина сильно повышает его природную вирулентность и продемонстрировали эффективность такого метода в условиях, максимально приближенных к реальным.

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru