Исследователи помечают комаров ДНК-штрихкодами для отслеживания переносчиков болезней

Для отслеживания угрозы таких болезней, как лихорадка Западного Нила, Зика, денге и малярия, ученым необходимо знать, где находятся комары, где они были и куда могут направиться. Однако отслеживание комаров — сложная задача. Обычный метод с использованием флуоресцентного порошка ненадежен.

Благодаря сотрудничеству с инженерами Университета штата Колорадо, исследователи во главе с Ребеккой Кадинг представили новый метод. Он основан на том, что личинки комаров поедают безвредные частицы, целиком состоящие из ДНК и белков. Эти съедобные маркерные частицы были разработаны командой Криса Сноу.

Частицы-штрихкоды

Команда Сноу несколько лет разрабатывала микроскопические пористые белковые кристаллы, которые самоорганизуются из белка, первоначально обнаруженного в бактериях Camplyobacter jejuni. Они обнаружили, что в эти кристаллы можно легко вставить синтетическую ДНК, которая прочно удерживается в порах. Эти фрагменты ДНК действуют как уникальные «штрихкоды».

Кадинг предложила использовать эти кристаллы для маркировки комаров. С 2017 года совместная команда, назвавшая себя «Dark Crystal», провела серию экспериментов, демонстрирующих полезность штрихкодов для маркировки миллионов отдельных комаров.

Как это работает

Личинки комаров поглощают биомассу, предварительно обработанную раствором с ДНК-кристаллами. По мере роста комаров во взрослых особей кристаллы ДНК остаются неповрежденными в их кишечнике. Позже этот код можно считать с помощью лабораторных методов, таких как количественная полимеразная цепная реакция (qPCR).

Детали метода описаны в недавно опубликованной статье в PNAS Nexus. В 2020 и 2021 годах команда испытала метод на небольших пилотных участках в Форт-Коллинсе.

Уникальность метода

Ключевое отличие от обычных методов в том, что ДНК-штрихкоды поглощаются комарами на личиночной стадии и сохраняются, когда они становятся взрослыми. Это позволяет исследователям отслеживать не только то, где комары оказались, но и где они начали свой путь и как перемещались.

«Мы могли бы составить карту местности, показывающую, где выводятся комары, и определить "горячие точки" их размножения. Это добавило бы совершенно новое измерение к уже существующим операциям по мониторингу и контролю», — сказала Кадинг.

Будущие направления

Используя фрагменты синтетической ДНК, исследователи могут создавать тысячи уникальных штрихкодов для разных партий комаров. Кадинг планирует экспериментировать с временным компонентом: личинки будут поглощать разные штрихкоды каждую неделю, что позволит определить не только место, но и время «метки». Также планируется расширить эксперименты в тропические регионы, где болезни, переносимые комарами, представляют ежедневную угрозу.

У команды остаются вопросы: почему фрагменты ДНК так хорошо сохраняются в кишечнике комаров, как долго сохраняются штрихкоды и как масштабировать технологию для коммерческого применения.

«Это было отличное междисциплинарное сотрудничество. Было интересно учиться друг у друга и взаимодействовать с совершенно разными дисциплинами», — отметила Кадинг.