Техника "Токсичного самца" обещает быстрый биоконтроль популяций комаров

Новый метод биологической борьбы с вредителями, нацеленный на продолжительность жизни самок насекомых, может значительно снизить угрозу от таких насекомых, как комары-переносчики болезней, обеспечивая более быстрые и эффективные результаты по сравнению с существующими методами.

Техника, описанная в Nature Communications, разработана исследователями из Applied BioSciences и Центра передового опыта ARC в области синтетической биологии Университета Маккуори. Это новый подход под названием Техника Токсичного Самца (TMT).

Метод работает за счет генетической модификации самцов насекомых, чтобы они производили специфичные для насекомых токсичные белки в своей семенной жидкости. Когда эти самцы спариваются с самками, белки передаются, что значительно сокращает продолжительность жизни самок и их способность распространять болезни.

Насекомые-вредители представляют растущую угрозу для глобального здравоохранения и сельского хозяйства, ежегодно вызывая сотни тысяч смертей, миллионы инфекций и нанося ущерб в миллиарды долларов на здравоохранение и потери урожая.

У комаров, таких как Aedes aegypti и Anopheles gambiae, только самки кусаются и передают такие болезни, как малярия, лихорадка денге, Зика, чикунгунья и желтая лихорадка.

Эффективность пестицидов снижается из-за резистентности, и они наносят вред нетarget-видам и экосистемам. Генетический биоконтроль стал многообещающей альтернативой.

Современные методы, такие как Техника Стерильных Насекомых (SIT) или насекомые, несущие летальные гены (RIDL), работают за счет выпуска огромного количества стерилизованных или генетически модифицированных самцов для спаривания с дикими самками.

Хотя эти спарившиеся самки не производят потомства или производят только потомство мужского пола, они продолжают питаться кровью и распространять болезнь до своей естественной смерти. Это означает, что популяция кусающих самок уменьшается только с появлением следующего поколения.

Немедленно сокращая популяцию кусающих самок, TMT предлагает значительные преимущества перед другими методами генетического биоконтроля.

"Как мы узнали из COVID-19, сокращение распространения этих болезней как можно быстрее важно для предотвращения эпидемий", — говорит ведущий автор Сэм Бич.

"Нацеливаясь на самих самок комаров, а не на их потомство, TMT — это первая технология биоконтроля, которая может работать так же быстро, как пестициды, но без вреда для полезных видов".

Лабораторные тесты с использованием плодовых мушек (Drosophila melanogaster) показали, что продолжительность жизни самок, спарившихся с самцами TMT, сократилась на 37–64% по сравнению с теми, кто спаривался с немодифицированными самцами.

Компьютерные модели предсказывают, что применение TMT к Aedes aegypti — высокоагрессивному виду комаров, в основном ответственному за передачу лихорадки денге и Зика, — может снизить частоту кровососания (ключевой фактор передачи болезни) на 40–60% по сравнению с установленными методами.

Тщательное тестирование безопасности

Безопасность и экологическая безопасность являются центральными в подходе TMT. Токсины естественным образом содержат смесь многих белков, и те, что используются в TMT, очень тщательно отобраны.

Их мишени присутствуют только у беспозвоночных, поэтому они нетоксичны для млекопитающих. Вероятность причинения вреда при потреблении полезными насекомыми также мала, поскольку их оральная токсичность очень низка.

Текущее исследование было проведено в лаборатории доцента Мацея Маселько и служит доказательством концепции этого прорывного подхода для подавления популяций видов-вредителей.

"Нам еще нужно внедрить его в комарах и провести тщательное тестирование безопасности, чтобы гарантировать отсутствие рисков для людей или других нетarget-видов", — говорит доцент Мацея Маселько.

"Это инновационное решение может изменить то, как мы управляем вредителями, давая надежду на более здоровые сообщества и устойчивое будущее", — говорит Бич.

Исследователи подали заявку на патент (AU2023903662A0) в австралийское патентное ведомство, касающуюся реализации Техники Токсичного Самца.