Новые данные могут сделать комаров более сытыми — и безопасными для людей

Самка комара — одно из самых опасных животных на планете. Перелетая от человека к человеку и кусая нас для получения крови, необходимой для откладывания яиц, это крошечное существо переносит микробы, которые ежегодно заболевают и убивают миллионы людей.

Однако ученые из лаборатории Лесли Б. Восшалла показали, что самок комаров можно убедить вообще не кусаться. Их работа, опубликованная в журнале Cell, проливает свет на биологию, лежащую в основе поиска хозяина и поведения при кровососании, и может привести к новым способам подавления этого поведения.

Сытый комар — безопасный комар

Исследователи проводили эксперименты на комарах Aedes aegypti — виде, ответственном за распространение лихорадок денге, Зика, чикунгунья и желтой лихорадки.

Самки Aedes сильно привлекаются людьми, чья кровь содержит необходимый для производства яиц белок. Однако после кормления эта привлекательность резко снижается, и сытые комары несколько дней почти не интересуются поиском новой кровяной муки.

Ученые могут воспроизвести этот долгосрочный постпрандиальный эффект, вводя самкам комаров большие дозы небольших белкоподобных молекул — нейропептидов, которые активируют специализированные рецепторы. Но список возможных комбинаций нейропептид-рецептор велик, и для разработки соединений, которые могли бы эффективнее подавлять пищевое поведение самок без нежелательных эффектов, требовались лучшие инструменты.

К счастью, сходные рецепторы регулируют пищевое поведение у многих видов, включая человека. Это общее эволюционное наследие дало ключ к разгадке тайны отсутствия аппетита у комара.

Подавитель аппетита

У людей так называемые рецепторы Neuropeptide Y (NPY) регулируют потребление пищи, и фармацевтическая промышленность разработала препараты против ожирения, которые как активируют, так и ингибируют их.

Исследователи предположили, что те же препараты могут влиять и на NPY-подобные рецепторы комаров. И они оказались правы.

Когда исследователи кормили самок комаров физиологическим раствором с добавкой препаратов, активирующих человеческие рецепторы NPY, привлекательность человеческого хозяина для насекомых резко падала, как если бы они уже поели крови. И наоборот, когда комарам давали кровь с препаратом, ингибирующим те же рецепторы, они вели себя так, как будто вообще не ели.

Чтобы определить конкретный рецептор, на который действовали человеческие препараты, команда использовала знания о геноме комара, чтобы клонировать все 49 возможных рецепторов нейропептидов этого вида, и подвергла их воздействию тех же соединений. Только один — NPY-подобный рецептор, известный как NPYLR7, — реагировал на все человеческие препараты, которые влияли на комаров.

Более того, когда команда накормила кровью мутантных Ae. aegypti, у которых с помощью генной инженерии отсутствовали нормальные рецепторы NPYLR7, эти комары оставались столь же заинтересованными в следующем приеме пищи, что подтвердило: NPYLR7 действительно был искомым рецептором.

Только по назначению

На этом этапе исследователи поняли, что NPYLR7 может быть тем средством, которое они давно искали для предотвращения укусов комаров. Однако человеческие препараты, использованные в лаборатории, не подходили для применения в природе, где они могли бы повлиять и на людей.

Вместо этого они начали поиск молекул, которые бы избирательно активировали NPYLR7, не затрагивая человеческие рецепторы NPY. Начав с первоначального списка из более чем 250 000 кандидатов, команда в итоге остановилась на «соединении 18» — молекуле, которая подавляла поисковое поведение Aedes без побочных эффектов.

Однако доказать, что препарат предотвратит укусы живого хозяина, — другая задача. Для финального теста исследователи выпустили комаров на живую мышь. Комары, накормленные соединением 18, были так же не заинтересованы в кормлении на грызуне, как и комары, получившие полноценную кровяную муку.

Будущее без укусов?

Результаты команды имеют далеко идущие последствия как для будущих исследований, так и для борьбы с переносчиками.

Теперь, когда исследователи знают, какой рецептор отвечает за отключение поиска хозяина и поведения при укусе у Ae. aegypti, они могут начать определять, где он вырабатывается в теле насекомого и когда может быть естественно активирован химическими веществами, которые комары производят сами. Это, в свою очередь, поможет проследить более крупные нейронные цепи, управляющие пищевым поведением комара.

В то же время их результаты предлагают новую стратегию для снижения передачи болезней, переносимых комарами, — и, возможно, заболеваний, распространяемых другими насекомыми.

При некоторой удаче медики-химики могли бы усовершенствовать соединение 18, чтобы получить еще более мощную молекулу, которую можно доставлять самкам комаров в природе через приманки-ловушки или через семя генетически модифицированных самцов комаров, производящих его самостоятельно.

Обезвреживание Ae. aegypti само по себе было бы благом. Но другие кровососущие членистоногие, переносящие болезни, включая комаров, распространяющих малярию, и клещей, переносящих болезнь Лайма, также обладают NPY-подобными рецепторами. Вероятно, соединение, подавляющее пищевое поведение Ae. aegypti, подавило бы и их. Это значительно снизило бы глобальное бремя болезней, налагаемое этими вредными кровососами.