Борьба с вирусами Зика и денге получила новый импульс благодаря изучению механизма распространения бактерий

Команда из Университета Вандербильта сделала следующий шаг в использовании малоизвестных бактерий для остановки распространения смертельно опасных вирусов, переносимых комарами, таких как Зика и денге.

Бактерии Wolbachia широко распространены среди насекомых и, попав в организм, подавляют некоторые патогенные вирусы, которые эти насекомые переносят. Проблема широкого использования Wolbachia для защиты людей заключается в том, что эти бактерии в норме не встречаются у комаров, переносящих Зика и денге. Поэтому успех модификации популяций комаров зависит от хитрой способности бактерий стремительно распространяться.

Wolbachia делают это, захватывая репродуктивную систему насекомого в процессе, называемом цитоплазматической несовместимостью (ЦИ). Это делает сперму заражённых самцов смертельной для яиц незаражённых самок. Однако если заражённые самцы спариваются с заражёнными самками, яйца выживают, а инфицированные матери, несущие Wolbachia, передают бактерии всему своему потомству. Затем это потомство передаёт Wolbachia следующему поколению, и так далее, пока они в конечном итоге не заменят всех местных комаров. По мере распространения Wolbachia в популяции снижается риск передачи вирусов денге и Зика.

Механизм этого захвата спермы и яйцеклетки у заражённых родителей оставался загадкой десятилетиями, пока команда доцента биологических наук Сета Борденштейна не помогла её решить. Они поставили цель изучить количество и типы генов, которые Wolbachia используют для распространения, с долгосрочной целью использовать этот генетический потенциал для защиты людей от передачи болезней.

"В этом новом исследовании мы изучили простой набор генов Wolbachia, которые воспроизводят то, как бактерии изменяют сперму и яйцеклетку", — сказал Борденштейн. — "Есть два гена, которые вызывают несовместимость, и один из этих же генов спасает от несовместимости. Инженерия комаров или Wolbachia для экспрессии этих двух генов может усилить или вызвать распространение Wolbachia через целевые популяции комаров".

Их достижение основано на вставке генов в геном плодовых мушек. Оно описано в статье, опубликованной сегодня в Proceedings of the National Academy of Sciences: "A single prophage WO gene rescues cytoplasmic incompatibility in Drosophila melanogaster".

В предыдущем исследовании прошлого года команда идентифицировала два гена в Wolbachia — названные факторами цитоплазматической несовместимости cifA и cifB — и узнала, что они модифицируют сперму, чтобы убивать яйцеклетки. Теперь они решили вторую половину генетической загадки: только cifA может защитить эмбрионы от гибели.

"Это система микробного шифрования и дешифрования, которая обеспечивает распространение Wolbachia через популяции насекомых, чтобы они могли эффективно блокировать передачу вирусов и в конечном итоге спасать жизни", — сказал Борденштейн.