Борьба с малярией с помощью грибов: биологи создали гриб, более смертоносный для комаров

К существующему арсеналу средств для уничтожения комаров, переносящих малярийного паразита (противомоскитные сетки, инсектициды, стерильные и генетически модифицированные насекомые), ученые добавили генетически модифицированный токсичный гриб.

Несмотря на эффективность инсектицидов и обработанных сеток, которые значительно снизили число заражений и смертей, глобальное бремя малярии перестало сокращаться в последние годы. В 2017 году было зарегистрировано 219 миллионов случаев заражения и около 435 000 смертей. Причина — комары эволюционируют и развивают устойчивость к инсектицидам.

Борьба с убийцами с помощью убийц

Ученые разработали новую стратегию: заражать и убивать комаров, переносящих болезни, с помощью их природных патогенных грибов, таких как Metarhizium. Грибы могут заражать комаров при простом контакте, без необходимости быть съеденными, и обычно более экологичны, чем химические инсектициды.

Полевые испытания 15-летней давности в Танзании показали, что развешивание хлопковых простыней, зараженных грибком, в домах привело к инфицированию трети комаров. Модели предсказывали, что такой уровень заражения может сократить случаи малярии на 75%.

Однако природные грибы Metarhizium не всегда эффективно заражают комаров, а смерть от грибковой инфекции наступает в среднем через 7–9 дней. Исследователи решили ускорить и усилить этот процесс с помощью генной инженерии.

ГМ-грибы убивают комаров быстрее, уничтожая популяции

Ученые генетически модифицировали гриб Metarhizium, чтобы он производил токсин "Hybrid" (также известный под коммерческим названием Versitude), который специфически атакует нервную систему членистоногих (насекомых, пауков, ракообразных).

Испытания в контролируемых полевых условиях ("MosquitoSphere") в Буркина-Фасо показали:

• Заражение происходило у 70–80% комаров как в хижинах с ГМ-грибом, так и с обычным.
• Комары в хижинах с ГМ-грибом умирали в среднем за 5 дней, по сравнению с почти 9 днями для обычного гриба.
• ГМ-гриб заражал несколько поколений комаров. В одном вольере начальная популяция в 1500 комаров сократилась до 13 особей за полтора месяца.

Перспективы и риски

Этот подход показал высокую эффективность в регионе, где малярия эндемична, а комары устойчивы к химикатам. Уже есть предпосылки для одобрения метода: Агентство по охране окружающей среды США (EPA) одобрило токсин Hybrid/Versitude, а несколько африканских стран — использование немодифицированного гриба Metarhizium в качестве биопестицида.

Потенциальные риски и меры безопасности:

• Вред для нецелевых насекомых: Грибы Metarhizium имеют узкий круг хозяев. Эксперименты показали, что заражение медоносных пчел как ГМ, так и обычным грибом не повлияло на их выживаемость.
• Распространение гена токсина: Вероятность переноса гена в грибы, поражающие человека, крайне мала, так как токсин действует только на насекомых. Естественные особенности Metarhizium (крупные, не переносимые по воздуху споры, чувствительные к ультрафиолету) также снижают риск распространения. В качестве дополнительной меры можно добавить генетические "выключатели", ограничивающие выживание гриба вне помещений.

Эта стратегия не дает 100% гарантии — комары могут эволюционировать и развить устойчивость к грибку. Однако, пока ежегодно гибнут сотни тысяч людей, необходимо продолжать эволюционировать и разрабатывать новые стратегии борьбы.