Новый класс инсектицидов для безопасного и целенаправленного контроля комаров

Исследователи из Университета Пердью открыли новый класс химических инсектицидов, который может обеспечить более безопасный и избирательный контроль комаров — переносчиков таких опасных болезней, как лихорадка денге, жёлтая лихорадка и слоновость.

Эти соединения, известные как антагонисты дофаминовых рецепторов (DAR), вытесняют нейромедиатор дофамин, блокируя белковые рецепторы в мембране клеток комара. Нарушение функций дофамина, который играет ключевую роль в передаче сигналов, движении, развитии и сложном поведении, в конечном итоге приводит к гибели насекомого.

Используя геном комара, учёные нацелились на химические вещества, которые будут более избирательными, чем существующие инсектициды, легко связывающиеся с молекулами в организме человека и нецелевых насекомых.

«Это сложные дизайнерские препараты. Они как персонализированная медицина для комаров — только в данном случае медицина летальна», — говорит профессор энтомологии Кэтрин Хилл.

Команда показала, что антагонисты DAR обладают высокой эффективностью против личиночной и взрослой стадий комаров Aedes aegypti (переносчик жёлтой лихорадки, денге и чикунгуньи) и Culex quinquefasciatus (переносчик вируса Западного Нила и слоновости).

Проблема устойчивости и необходимость новых решений

Исторически борьба с вредителями была ключевым фактором сдерживания болезней. Однако чрезмерное использование антибиотиков и инсектицидов привело к появлению устойчивых штаммов инфекций и комаров, что создаёт «двойной удар».

«Существует острая необходимость в новых инсектицидах. Мы наблюдаем возрождение инфекционных заболеваний, которые последние 50 лет контролировались антибиотиками. Эти болезни всё чаще будут становиться проблемой для людей повсеместно», — отмечает Хилл.

Механизм действия и преимущества

Новые соединения структурно отличаются от существующих инсектицидов и нацелены на другой биохимический путь. Исследователи изучают около 200 антагонистов DAR, чтобы выбрать наиболее перспективные для коммерциализации. Эти инсектициды могут быть экономически эффективными и иметь низкое воздействие на окружающую среду благодаря своей избирательности.

Безопасность для человека и нецелевых организмов

Учёные предпринимают шаги для минимизации риска связывания инсектицидов с человеческими дофаминовыми рецепторами.

«Многие из выявленных нами соединений избирательны к рецепторам комара в сравнении с человеческими — некоторые более чем в сто раз. Кроме того, некоторые из этих соединений уже используются для лечения таких заболеваний, как шизофрения и депрессия. Медики и фармацевты безопасно работают с ними каждый день», — поясняет соавтор исследований, профессор Вал Уоттс.

Более сложной задачей является обеспечение безопасности для полезных насекомых, таких как медоносные пчёлы. Помимо поиска высокоселективных для комаров соединений, команда исследует возможность повышения специфичности с помощью аллостерических модуляторов — молекул, которые действуют как регуляторы яркости, усиливая или ослабляя клеточный ответ на дофамин.

Широкий потенциал применения

Похожие белковые рецепторы существуют у малярийного комара (Anopheles), москитов и мух цеце, что позволяет предположить, что антагонисты DAR могут помочь в борьбе и с этими переносчиками заболеваний.