Гриб, убивающий комаров, с токсинами паука и скорпиона может помочь в борьбе с малярией

Малярия ежегодно уносит жизни почти полумиллиона человек (данные ВОЗ). В наиболее пострадавших районах Африки к югу от Сахары комары, переносящие паразита малярии, выработали устойчивость к традиционным химическим инсектицидам.

Новое исследование Университета Мэриленда и коллег из Буркина-Фасо, Китая и Австралии показывает, что генетически модифицированный гриб, производящий токсины паука и скорпиона, может стать высокоэффективным биологическим средством борьбы с малярийными комарами. Гриб специфичен для комаров и безопасен для людей, а также, как показывают результаты, для медоносных пчел и других насекомых. Исследование опубликовано в журнале Scientific Reports 13 июня 2017 года.

"Мы сообщаем, что наши самые мощные штаммы гриба, созданные для экспрессии нескольких токсинов, способны убивать комаров одной спорой", — сказал Брайан Ловетт, соавтор исследования. — "Наши трансгенные грибы также останавливают кровососание комаров. Вместе это означает, что наши штаммы способны предотвратить передачу болезни более чем 90% комаров уже через пять дней".

Исследователи использовали гриб Metarhizium pingshaensei — естественного убийцу комаров. Когда споры гриба попадают на тело комара, они прорастают и проникают через экзоскелет, в конечном итоге убивая хозяина изнутри.

Однако сам по себе гриб для летального эффекта требует высоких доз спор и много времени. Чтобы усилить его, ученые встроили в гриб гены, экспрессирующие нейротоксины из яда паука и скорпиона — как по отдельности, так и в комбинации. Токсины блокируют кальциевые, калиевые и/или натриевые каналы, необходимые для передачи нервных импульсов.

Самый эффективный штамм сочетал два токсина:

• Токсин североафриканского пустынного скорпиона Androctonus australis (блокирует натриевые каналы).
• Токсин австралийского воронкового паука Hadronyche versuta (блокирует калиевые и кальциевые каналы).

Оба токсина уже одобрены Агентством по охране окружающей среды США для использования в инсектицидах.

"ВОЗ определила устойчивость к инсектицидам как главную угрозу эффективной борьбе с комарами", — отметил Рэймонд Сент-Леже, старший автор исследования. — "В отличие от химических инсектицидов, нацеленных только на натриевые каналы, многие токсины пауков и скорпионов поражают кальциевые и калиевые ионные каналы нервной системы, поэтому у насекомых нет к ним предварительной устойчивости".

Исследователи добавили важный элемент биобезопасности: специфичный промотор ("генетический выключатель"), который активирует гены токсинов только в крови насекомых. Таким образом, гриб не выделяет токсин в окружающую среду.

Для дальнейшей проверки безопасности команда заразила местных медоносных пчел в Буркина-Фасо спорами усиленного гриба. Через две недели ни одна пчела не погибла.

"Токсины, которые мы используем, мощные, но совершенно специфичны для насекомых. Они экспрессируются грибом только внутри насекомого. Кроме того, гриб никак не влияет на пчел и другие полезные виды", — подчеркнул Сент-Леже.

Воодушевленные результатами, исследователи планируют расширить полевые испытания в Буркина-Фасо, включая тесты в специальном сетчатом вольере, а также на родственных комарам насекомых (мокрецах, мошках). В конечном итоге команда надеется применять споры против диких популяций комаров.