Генно-модифицированный гриб быстро уничтожил малярийных комаров в исследовании в Западной Африке
Согласно данным ВОЗ, малярия ежегодно поражает сотни миллионов людей, убивая более 400 000. Десятилетия использования инсектицидов не смогли контролировать комаров — переносчиков малярийного плазмодия — и привели к развитию устойчивости у многих штаммов. В ответ ученые начали генетически модифицировать комаров и другие организмы для борьбы с ними. До сих пор ни один из таких подходов не вышел за пределы лаборатории.
В исследовании, опубликованном 31 мая 2019 года в журнале Science, команда ученых из Университета Мэриленда и Буркина-Фасо описала первые полевые испытания генно-модифицированного подхода для борьбы с малярией. Показано, что природный гриб, модифицированный для доставки токсина комарам, безопасно сократил их популяцию более чем на 99% в условиях смоделированной деревни в Буркина-Фасо.
"Ни одна технология трансгенного контроля малярии еще не заходила так далеко в сторону реальных полевых испытаний", — сказал Брайан Ловетт, ведущий автор статьи.
Гриб Metarhizium pingshaense — природный патоген, специфичный для комаров. Ученые модифицировали его, чтобы он производил токсин Hybrid, полученный из яда австралийского воронкового паука. Токсин одобрен Агентством по охране окружающей среды США (EPA) для использования в сельском хозяйстве.
"Вы можете думать о грибе как о шприце, которым мы доставляем мощный, специфичный для насекомых токсин в комара", — пояснил соавтор Рэймонд Сент-Леже.
Ученые использовали стандартный метод с бактерией для переноса ДНК в гриб. Встроенная ДНК содержала код для производства Hybrid и "контрольный переключатель" — копию собственного гена гриба, который активируется только внутри кровеносной системы комара. Это гарантирует, что токсин производится исключительно в теле целевого насекомого. Лабораторные тесты показали, что модифицированный гриб безвреден для полезных видов, таких как медоносные пчелы.
Испытания в MosquitoSphere
В эндемичном по малярии районе Буркина-Фасо ученые построили изолированную сетчатую конструкцию MosquitoSphere площадью около 6500 кв. футов. Внутри находились экспериментальные хижины, растения, водоемы для размножения комаров и источник пищи.
В трех секциях на стенах хижин развесили черные хлопковые простыни, обработанные кунжутным маслом:
- С маслом и трансгенным грибом Metarhizium pingshaense.
- С маслом и природным (диким) штаммом гриба.
- Только с кунжутным маслом (контроль).
В каждую секцию выпустили по 1000 взрослых самцов и 500 самок комаров и наблюдали за популяцией 45 дней.
Результаты
- В секции с трансгенным грибом популяция комаров резко сократилась до 13 взрослых особей за 45 дней. Этого недостаточно для образования роя, необходимого для размножения.
- В секции с диким грибом через 45 дней насчитали 455 комаров.
- В контрольной секции — 1396 комаров.
В дополнительных лабораторных экспериментах самки, зараженные трансгенным грибом, отложили всего 26 яиц (выжило 3 взрослых особи), тогда как незараженные самки отложили 139 яиц (выжило 74 особи).
Значение и перспективы
Технология использует недорогие и доступные материалы (черная хлопковая ткань, кунжутное масло) и не требует изменения поведения людей, так как может применяться вместе с обычными пестицидами.
"Мы прорвались через барьер, — сказал Ловетт. — Наши результаты будут иметь широкие последствия для любых проектов, предлагающих масштабирование новых, сложных и потенциально спорных технологий для искоренения малярии".
Следующим шагом международной команды станут испытания в реальной деревне после выполнения всех регуляторных и социальных требований.