Исследователи раскрыли секрет множественной устойчивости комаров к инсектицидам

Учёные из Ливерпульской школы тропической медицины (LSTM) выяснили, как возникает беспрецедентная множественная и экстремальная устойчивость у комаров, обнаруженных на рисовых полях Тиассале на юге Кот-д'Ивуара. Исследование, опубликованное в PLoS Genetics, сочетало строго воспроизведённый полногеномный транскрипционный профилинг, трансгенную экспрессию генов in vivo и метаболические анализы in vitro для идентификации и проверки генов из суперсемейства детоксикационных ферментов P450, которые высоко экспрессируются у взрослых самок комаров в этом регионе.

Проблема была обнаружена в 2011 году, когда личинки Anopheles gambiae, отобранные на рисовых полях Тиассале, были выращены до взрослых особей и протестированы в стандартных биотестах ВОЗ. Они оказались устойчивыми ко всем четырём классам инсектицидов, доступных для борьбы с комарами. Это первая природная популяция анофелеса, демонстрирующая такую полную множественную резистентность. Помимо выживания многих комаров после стандартного часового воздействия инсектицида, уровни устойчивости в Тиассале были очень высокими: 50% протестированных комаров выживали более четырёх часов при воздействии как карбамата, так и пиретроида.

Новая работа показывает, что два члена суперсемейства генов P450 — CYP6M2 и CYP6P3 — особенно высоко экспрессируются у устойчивых комаров из Тиассале. Трансплантация этих генов в Drosophila вызвала устойчивость к пиретроидам и карбаматам у ранее восприимчивых линий мух. Эти гены уже были известны исследователям LSTM в связи с устойчивостью к пиретроидам и ДДТ. Новое исследование показывает, как специфичные гены P450 могут обеспечивать устойчивость к инсектицидам с совершенно разными механизмами действия: ДДТ и пиретроиды нацелены на потенциал-зависимый натриевый канал, тогда как карбаматы и фосфорорганические соединения — на нейромедиатор ацетилхолинэстеразу, кодируемую геном ACE-1.

Здесь комары из Тиассале преподнесли ещё один сюрприз, способствующий их исключительно высокой устойчивости к карбаматам. Известная точечная мутация устойчивости в гене ACE-1 была почти повсеместной в популяции, но поскольку почти каждая самка была гетерозиготой (имела устойчивый и восприимчивый аллели), это не могло объяснить вариацию в устойчивости. Однако с помощью нового диагностического метода qPCR было обнаружено, что ген ACE-1 дублирован у некоторых особей. Те, кто был устойчив к карбамату, с гораздо большей вероятностью имели дополнительные, дублированные копии устойчивого аллеля ACE-1.

Эта комбинация различных механизмов обеспечивает популяции Anopheles gambiae в Тиассале высокие уровни и широкий спектр устойчивости к инсектицидам.