Вмешательство в «брачную пробку» малярийного комара для борьбы с эпидемией
Ученые используют уникальные особенности спаривания самцов малярийного комара — которые, в отличие от других насекомых, вводят пробку, чтобы запечатать свою сперму внутри самки — для создания средства контроля рождаемости у комаров Anopheles, смертоносных переносчиков болезни, угрожающей 3 миллиардам людей, ежегодно заражающей более 215 миллионов и убивающей 655 000.
На 244-м Национальном собрании и выставке Американского химического общества был представлен подход для скрининга веществ, способных предотвратить образование пробки, тем самым не давая комарам размножаться и распространять малярию.
Ричард Х. Г. Бакстер, доктор философии, профессор химии Йельского университета, представивший доклад, описал поиск новой стратегии контроля рождаемости для комаров. Комары Anopheles gambiae спариваются в воздушных роях, но только самки кусают и питаются человеческой кровью — через этот укус малярийный паразит передается людям. Чтобы обеспечить успешное спаривание, самец Anopheles производит специальную «брачную пробку», чтобы запечатать свою сперму в половой камере самки. Исследователи из Йеля очистили специфический фермент, трансглутаминазу, ответственный за коагуляцию другого белка под названием Plugin в семенной жидкости самца для формирования пробки. Затем они очистили белок Plugin и воссоздали реакцию коагуляции в лаборатории, подготовив почву для поиска химических веществ, ингибирующих эту реакцию.
Технология основана на открытии, сделанном в 2009 году Фламинией Каттеруччей, доктором философии, тогда работавшей в Имперском колледже Лондона. Исследование Каттеруччи детально описало биохимический состав пробки, идентифицировало фермент трансглутаминазу и показало, что блокирование фермента предотвращает хранение спермы самками для оплодотворения яиц. Каттеручча, ныне работающая в Гарвардской школе общественного здравоохранения, сотрудничает с Бакстером и его командой в Йеле, чтобы превратить эти знания в технологию для сокращения популяции малярийных комаров.
«Мы завершили необходимую подготовительную работу, чтобы начать скрининг химических веществ, ингибирующих фермент», — пояснил Бакстер. «Я думаю, что у нас есть хорошие шансы найти соединение, потому что существует множество уже известных соединений, ингибирующих другие трансглутаминазы. В идеале это было бы вещество, которое можно скармливать самцам, стерилизуя их так, чтобы они спаривались, но потомства не было. Это хорошо зарекомендовавшая себя биологическая технология борьбы с насекомыми, называемая техникой стерильных насекомых, и она используется десятилетиями».
Техника стерильных насекомых впервые была применена для борьбы с мясной мухой на юге США и в других регионах. Этот вид мухи когда-то был причиной убытков в сотни миллионов долларов для скотоводческой отрасли и потребителей. Этот подход используется против мух цеце в Африке, переносящих сонную болезнь, и может быть эффективен против комаров, которые спариваются всего один или два раза в жизни. Самцов комаров можно было бы выращивать в контролируемых условиях, кормить ингибитором трансглутаминазы и выпускать для спаривания с дикими самками, сокращая популяцию без использования инсектицидов.
Новый подход может помочь в применении техники стерильных насекомых против комаров, преодолевая прежние логистические и экологические проблемы. «Разрабатывая химическое вещество, специфичное для комара Anopheles и применяемое в контролируемой среде, мы можем минимизировать как стоимость, так и воздействие на окружающую среду», — говорит Бакстер. Технология совместима с другими методами, такими как генетическая модификация, пионером которой является британская фирма Oxitec.
Техника стерильных насекомых отличается от традиционных стратегий борьбы с малярией, таких как распыление инсектицидов в помещениях и использование обработанных инсектицидами противомоскитных сеток. «Комары адаптируются к традиционным мерам контроля, — предупреждает Бакстер. — Они становятся устойчивыми к обычно используемым инсектицидам, таким как ДДТ и пиретроиды, и избегают сеток, кусая в дневное время и на открытом воздухе. Техника стерильных насекомых уводит нас от попыток доставить химикаты к самкам комаров, распространяя их вокруг людей. Вместо этого мы скармливаем химическое вещество самцу, и он сам находит для нас самок».