The Conversation: новая бактерия против малярийных комаров

Статьи по теме

• Генерал США Макконвилл после инцидента в Польше призвал сохранять спокойствие
• Новые подводные роботы защитят военные и гражданские порты России от диверсантов
• Журналистка Ксения Собчак отказалась служить в армии Израиля

По оценкам ВОЗ, в 2021 году в 84 эндемичных странах было зарегистрировано почти 250 миллионов случаев заболевания малярией, из-за чего погибло свыше 600 000 человек, в основном детей не старше пяти лет. Это заболевание вызывается паразитами рода Plasmodium, попадающим человеку в организм при укусах комаров-анофелесов (прим. RZN: все кровососущие комары – самки).

Как отмечает автор статьи профессор микробиологии Игнасио Лопес-Гони (Университет Наварры, Испания), существует пять видов паразитов, способных вызывать малярию у человека, наиболее опасны два из них – Plasmodium falciparum и Plasmodium vivax. Ключевым фактором этого заболевания является вектор его передачи: существует более четырехсот различных видов комаров рода Anopheles, и около сорока из них могут передавать болезнь. Следовательно, почти половина населения мира живет под угрозой заражения малярией.

Антикомариная вольбахия

Борьба с распространением малярии остается серьезной проблемой: у комаров развивается устойчивость к инсектицидам, из-за чего химикаты постепенно снижают свою эффективность. Также у паразитических плазмодиев развивается устойчивость к основным противомалярийным препаратам, таким как терапия на основе артемизинина, а существующие вакцины оказываются неэффективны и обеспечивают лишь ограниченную защиту.

Для биологической борьбы с болезнями, переносимыми комарами, уже многие годы используются микроорганизмы. Например, бактерия вольбахия, которая в природе живет у 70% насекомых, заражает их гонады и передается из поколения в поколение через яйца насекомых.

Учеными доказано, что эта бактерия, не способная поразить ни животных, ни человека, может быть полезна для борьбы с болезнями, передающимися комарами, поскольку самки анофелесы не могут размножаться с инфицированными вольбахией самцами.

Кроме того, комары, зараженные определенными штаммами этой бактерии, живут значительно меньше. Этот же микроорганизм предотвращает передачу между желтолихорадочными комарами таких вирусов, как денге, Зика и чикунгунья. По этой причине существует множество проектов по выведению в дикую природу популяций комаров желтолихорадочных, зараженных вольбахией.

Цель состоит в том, чтобы комары спаривались с зараженными в лабораториях особями, а бактерии передавались между ними через поколения до тех пор, пока вся существующая популяция комаров не окажется носителем бактерий и утратит способность передавать «человеческие» заболевания. Многие из подобных испытаний основаны на использовании генетически модифицированных бактерий, и это является серьезным препятствием для одобрения регулирующими органами, а равно и общественного признания.

Бактерия новой надежды – делфтия

Недавно исследователи из компании «ГлаксоСмитКлайн» (GSK) в своей лаборатории в Трес-Кантосе (Испания) случайно обнаружили новую стратегию борьбы с малярией: новую бактерию, естественным образом развивающуюся в кишечнике комара-анофелеса и блокирующую развитие плазмодия у насекомого.

Исследователи GSK выяснили, что колония комаров Anopheles Stephensi (основной переносчик малярии), содержащаяся в их лаборатории, практически полностью потеряла способность заражаться паразитом Plasmodium falciparum. В конечном итоге комаров, которые использовались учеными в своих исследованиях борьбы с малярией, становилось все сложнее и сложнее заражать плазмодием.

Столкнувшись с этим явлением, ученые проанализировали микробиоту кишечника этих «незаражаемых» комаров. Они неожиданно для себя обнаружили там бактерию – в частности, штамм делфтии цурухатинсис TC1. Испанские ученые подтвердили, что этот микроорганизм прерывает рост плазмодия в кишечнике комара, где этому паразиту необходимо развиться перед попаданием в слюнные железы насекомого.

По сравнению с незараженными этими бактериями комарами, у насекомых с делфтия в кишечнике выявлено примерно на 75% меньше плазмодия. Этот эффект был полностью подтвержден на других видах комаров рода анофелес и других видах плазмодиев.

Эксперименты на мышах также подтвердили защитный эффект делфтии: только треть лабораторных мышей, укушенных комарами с делфтией, заразились малярией, тогда как мыши, покусанные комарами без бактерии, были заражены все.

Исследователи также обнаружили, что Delftia tsuruhatensis секретирует молекулу, которая, по-видимому, отвечает за действие бактерий против плазмодия: токсичный алкалоид гармано (1-метил-бета-карболин) – природное соединение, также содержащееся в растениях, используемых в традиционной медицине некоторых народов.

Генетические манипуляции не требуются

Делфтия цурухатинсис – грамотрицательная бактерия, впервые выделенная в 2003 году на очистных сооружениях в Японии, в регионе Цурухата. Эти микроорганизмы оказались распространены в окружающей среде, почве, ризосфере (узкий почвенный слой, прилегающий к корням растений), в растениях и воде. Некоторые виды этой бактерии могут вызывать редкие оппортунистические инфекции, приобретенные в больницах. Исследования показали, что делфтия не передается человеку через укусы комаров.

Преимущества этого нового биологического средства борьбы с малярией заключаются в том, что «японские» бактерии являются естественным симбионтом, без каких-либо генетических манипуляций со стороны исследователей. Чтобы быть колонизированными ими, комарам достаточно проглотить лишь небольшое количество делфтии. Оказавшись внутри насекомого, бактерии начинают активно обживаться, одновременно выполняя блокировку развития плазмодиевого паразита.

Делфтия, по-видимому, не влияет на выживаемость комара, а также на его фертильность или плодовитость – а также на плодовитость его потомства – поэтому маловероятно, что насекомые станут вырабатывать устойчивость к этой бактерии. Кроме того, этот микроорганизм не передается между комарами, поэтому эта система позволяет этим комарам продолжать жить и выполнять свою специфическую биороль в экосистеме. Пока неизвестно, может ли Delftia tsuruhatensis как-то влиять на других насекомых (к примеру, пчел), либо наносить им вред.

Кроме того, исследователи провели моделирование – первое успешное «полевое» пилотное испытание в Буркина-Фасо. Они оставили пропитанные сахаром ватные шарики с бактериями и за ночь удалось колонизировать делфтией около 75% местной популяции комаров. Когда эти анофелесы питались кровью зараженных малярией людей, бактерии успешно блокировали развитие плазмодия, как ранее это уже было зафиксировано в лаборатории.

Известно, что сотни инфекционных заболеваний человека передаются насекомыми, что ежегодно подвергает риску здоровье миллионов людей. Выделяются комары, москиты и клещи, выступающие переносчиками таких тяжелых заболеваний, как чикунгунья, денге, Зика, желтая лихорадка, малярия, болезнь Западного Нила, лейшманиоз, болезнь Лайма и многих других. Работа ученых-микробиологов подчеркивает важность изучения сотен различных бактерий, содержащихся в этих насекомых и чей потенциал борьбы с инфекционными заболеваниями до сих пор остается неизвестен.