Устойчивость к инсектицидам определяет поиск новых средств
Помимо устойчивости к антибиотикам, серьезную угрозу представляет резистентность к инсектицидам, которая влияет на здоровье людей, снабжение продовольствием и окружающую среду.
Проблема резистентности
Инсектицидная устойчивость развивается при чрезмерном использовании средств одного типа, что заставляет насекомых вырабатывать механизмы защиты. Группа Insecticide Resistance Action Committee отслеживает резистентность и классифицирует инсектициды по механизму действия. Существует 26 классов, основанных на том, как действует инсектицид, плюс категория для неизвестных механизмов.
65% соединений с доказанной резистентностью нацелены на три молекулярные мишени: ацетилхолинэстеразу, хлоридные или натриевые каналы.
Последствия для здоровья
Яркий пример необходимости новых инсектицидов — борьба с малярией. В 2012 году от малярии умерло 627 000 человек, в основном дети в Африке. Самый эффективный способ снизить передачу — контроль популяции комаров.
Однако Всемирная организация здравоохранения (WHO) одобрила для этой цели только четыре инсектицида. При этом у большинства комаров развилась резистентность к одному или нескольким типам, а в некоторых регионах — ко всем четырем одобренным.
Эти четыре соединения имеют всего два механизма действия:
- Пиретроиды (класс IRAC 3A) и хлорорганические соединения (3B) модулируют натриевый канал насекомых.
- Карбаматы (1A) и фосфорорганические соединения (1B) ингибируют ацетилхолинэстеразу.
Проблема затрагивает всех: от сельского хозяйства (мухи, плодожорки) до домашних животных (блохи, клещи).
Новые открытия и решения
Современные инсектициды проходят строгие испытания на безопасность для людей, животных и окружающей среды. Новые средства должны быть высокоспецифичными, нацеливаясь только на насекомых, часто на их нервную систему, которая сильно отличается от позвоночной.
Перспективное направление — поиск новых соединений в природе. Например, яды пауков представляют собой сложный химический коктейль из сотен пептидов (небольших белков), эволюционно предназначенных для убийства насекомых. Эти пептиды обладают необходимой стабильностью и эффективностью.
- Недавно первое биоинсектицидное средство на основе пептида из паучьего яда было одобрено Агентством по охране окружающей среды США (EPA). Компания Vestaron Corporation разработала это нетоксичное для рыб, птиц и млекопитающих соединение.
- Австралийские исследователи также открыли перорально-активный инсектицидный пептид (OAIP) из яда местного тарантула. Интересующие соединения можно производить рекомбинантным способом (с использованием бактериальных или дрожжевых систем экспрессии), не добывая яд.
Используя «заготовки», созданные за сотни миллионов лет эволюции, химия позволяет адаптировать молекулярную структуру этих пептидов, делая их более эффективными, селективными и безопасными.
Комплексный подход
Одно из решений проблемы резистентности — комплексная борьба с вредителями (IPM) в сочетании с совместимыми инсектицидами нового поколения. Эта стратегия требует:
- Обучения фермеров правильному применению инсектицидов.
- Наличия химических решений, эффективных при превышении определенного экономического порога вредоносности.
Цель современных исследований — создание безопасных, экологичных химических средств контроля для трудноискоренимых вредителей. Эти соединения должны быть эффективны как сами по себе, так и в тандеме с естественными врагами вредителей в рамках программы IPM.