Контрацепция — будущее контроля за популяцией крыс

Исследователи из Копенгагенского университета заставили дрожжевые клетки производить триптолид — вещество, которое обычно добывают из редкого китайского растения. Их работа позволяет использовать это вещество для масштабного, гуманного и экологичного контроля за крысами.

Крысы процветают везде, где есть люди, и вместе с нами колонизировали все континенты, кроме Антарктиды. Традиционные методы борьбы с ними с помощью сильнодействующих ядов неэффективны (частично из-за резистентности) и опасны для экосистем.

Американская компания SenesTech, используя разработки отдела наук о растениях и окружающей среде и стартапа TriptoBIO, готова к широкому внедрению эффективной и экологичной альтернативы. Продукт ContraPest лишает крыс способности к размножению, а не убивает их, что делает метод гуманным.

«Я в шутку называю это "прогрессивным" продуктом. Он устойчивый, этичный по отношению к животным и даже силён в гендерном равенстве, так как эта контрацепция нацелена и на самцов крыс. После употребления они становятся бесплодными примерно на месяц, что приводит к резкому сокращению популяции», — говорит Йохан Андерсен-Ранберг, один из основателей TriptoBIO.

Редкое китайское растение

Крыс приманивают сладкой и липкой жидкостью из специальной кормушки. Среди активных ингредиентов лакомства — триптолид, действующий как контрацептив и на самцов, и на самок.

Вещество добывают из редкой китайской лианы Tripterygium wilfordii (Громовник). Его сложно найти, поставки нестабильны, а растение производит крайне мало активного вещества — настолько мало, что его стоимость в 15 раз превышает стоимость золота.

Исследователи из UCPH нашли в растении ферменты и гены, ответственные за синтез триптолида, расшифровали соответствующую ДНК и встроили её в генетический материал дрожжей. Это позволило производить вещество путём ферментации — быстрее, стабильнее и, что важнее, дешевле.

Прорыв стал результатом побочного эксперимента

Учёные предположили, что за биосинтез триптолида отвечает определённая группа ферментов — цитохромов p450. Они начали «вылавливать» нужные ферменты среди примерно 300 их типов, но первоначальные результаты были неутешительными. Успех принёс уникальный набор P450-ферментов, обнаруженный случайно в побочном эксперименте.

«Это был побочный эксперимент, где я подумал: у нас есть немного материала, давайте просто попробуем. Как оказалось, основная линия исследования не сработала вообще. Но этот маленький побочный опыт показал всё, на что мы надеялись. Когда у нас появились ключевые ферменты, всё встало на свои места», — объясняет Йохан Андерсен-Ранберг.

Исследователи быстро определили остальные ферменты, необходимые для биосинтеза. Гены с ДНК-рецептом этих растительных ферментов были встроены в генетический материал дрожжевой клетки, которая стала самовоспроизводящейся химической фабрикой.

«Теперь мы можем производить триптолид почти как варят пиво. Упрощённо: мы кормим дрожжи сахаром в резервуарах и на выходе получаем это ценное вещество».

Текущие методы крайне токсичны

Сейчас для борьбы с крысами используют сильнодействующие яды, чаще всего антикоагулянты. Однако крысы хитры, и если яд не убивает их сразу, они учатся избегать ловушек. Во многих местах, включая Данию, у крыс развилась резистентность к более мягким вариантам ядов.

Мощные яды повреждают экосистемы и разлагаются очень медленно — часто требуется год, чтобы их эффект ослаб наполовину. За это время птицы и падальщики, съевшие отравленных крыс, также могут получить смертельную дозу и разнести яд по природе.

Датское Агентство по охране окружающей среды называет эти средства «чрезвычайно токсичными», но разрешает их из-за отсутствия альтернатив и потому что угроза от крыс считается более серьёзной. Они переносят болезни и наносят значительный экономический ущерб, повреждая канализационные линии и даже фундаменты зданий.

От Манхэттена до всего мира

Разработанные исследователями дрожжи позволяют масштабировать производство триптолида до уровня, достаточного для решения глобальной проблемы контроля за крысами.

«Наше исследование и дрожжи позволяют обеспечить поставки и снизить цену триптолида до уровня, когда широкое использование этой экологичной и этичной альтернативы становится реальным. Мы начинаем в США, но оптимистично настроены в отношении остального мира», — говорит Андерсен-Ранберг.

«Сначала мы, вероятно, будем производить всего несколько килограммов вещества. Но когда спрос вырастет, как мы ожидаем, мы будем производить его тоннами. И мы будем готовы. Кроме того, у этого вещества есть множество других перспектив применения».

Контрацепция для крыс

Продукт ContraPest от SenesTech содержит два активных ингредиента, действующих как контрацептивы для крыс: 4-винилциклогексендиоксид (VCD) и триптолид.

Оба ингредиента ограничивают фертильность самок, а триптолид, в частности, действует как контрацептив для самцов, нарушая выработку спермы.

Продукт уже используется в США. В Европе придётся подождать, пока этот метод контроля пройдёт процедуры одобрения в ЕС.

Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.