Трансгенные малярийные комары — новое оружие в борьбе с малярией

У этого генномодифицированного малярийного комара Anopheles stephensi ослаблена способность к заражению малярией теплокровных животных, в том числе и человека. Фото с сайта www.jhsph.edu

Группа американских ученых провела эксперименты с трансгенными малярийными комарами, не способными быть переносчиками болезни. Оказалось, что трансгенные комары могут составить серьезную конкуренцию обычным малярийным комарам. Эксперименты опровергли широко распространенное мнение, что трансгенные животные всегда менее приспособлены, чем их дикие сородичи. В данном эксперименте более высокая выживаемость и плодовитость трансгенных насекомых определялась их типом питания и гетерозиготным состоянием измененного гена.

Малярия — одна из самых распространенных инфекционных болезней в мире. Каждый год малярией заражаются 300–500 млн человек и миллион человек умирает от этой болезни. Симптомы малярии были описаны еще в античности, но несмотря на долгую историю знакомства с этой тяжелой болезнью человек нашел совсем немного способов ее лечения и профилактики. Наиболее эффективные — это лечение экстрактом коры хинного дерева и профилактическое сокращение популяций малярийных комаров.

Теперь генные инженеры предлагают новый способ борьбы с малярией — трансгенных малярийных комаров. Несколько лет назад были выращены особые комары, которые не способны быть переносчиками малярийного плазмодия. Попадая в желудок комара, клетки малярийного плазмодия приступают к половой фазе своего размножения. Мужская и женская гаметы сливаются, образуя яйцеклетку. Зрелая яйцеклетка проходит сквозь стенку кишечника, попадает в кровоток комара, там делится на тысячи мелких клеток и выносится к слюнным железам кровососа. Именно из слюнных желез при укусе малярийный плазмодий передается человеку или другой теплокровной жертве. В теле трансгенного комара малярийный плазмодий может развиваться, но его клетки не способны проникнуть сквозь стенки кишечника, и поэтому развитие останавливается на стадии зрелой яйцеклетки. В результате никакого переноса паразита к новому хозяину не происходит.

Этот удачный для человека вариант малярийного комара мог бы стать панацеей от всех малярийных бед. Действительно, выпустить их побольше в малярийные болота и пусть там себе размножаются вместе с урезанным в правах малярийным возбудителем! Но этот чудесный план имеет серьезное препятствие. Обычно трансгенные животные хуже приспособлены и не выдерживают конкуренции с дикими сородичами. Поэтому считалось, что нормальные переносчики малярии быстро вытеснят своих невредных собратьев, сведя на нет десятилетия ученых трудов.

Группа специалистов с кафедры молекулярной биологии и иммунологии Института исследования малярии при Университете Джонса Гопкинса в Балтиморе (США) провела эксперименты, показывающие, как трансгенные малярийные комары могут конкурировать с обычными малярийными комарами. Ученые воспользовались ранее полученными сведениями, что приспособленность трансгенных малярийных комаров можно повысить: они оказывались более жизнеспособными, если их кормили кровью мышей, зараженных малярией. И вот были поставлены эксперименты, в которых сравнивали, как меняется от поколения к поколению соотношение посаженных вместе трансгенных и диких комаров. И кормили их при этом кровью зараженных малярией мышей. Через 9 поколений трансгенных комаров оказалось около 70% от общего числа, и в дальнейшем это соотношение оставалось примерно постоянным. Если комаров в какой-то момент переводили на незараженную мышиную кровь, то трансгены всё равно удерживали первенство, хотя и не такое явное — на уровне около 60%.

На графиках показано, как постепенно от поколения к поколению увеличивается доля трансгенных комаров в популяции, и к девятому-десятому поколению соотношение становится относительно стабильным. Голубая линия — контрольное соотношение, приведено на основе предыдущих расчетов. Рис. из обсуждаемой статьи в PNAS

Удалось показать, что среди трансгенных животных преобладают гетерозиготы по противомалярийному гену, и геторозиготных особей было значительно больше, чем ожидалось. Это говорит о том, что трансгенные гетерозиготы получают приспособительное преимущество и перед гомозиготными трансгенами, и перед диким типом. Механизм постепенного вытеснения дикого типа трансгенными особями прост: у них выше плодовитость и ниже смертность, чем у диких сородичей.

Каким теперь вырисовывается прогноз внедрения трансгенных комаров в дикую популяцию? Конечно, при низкой зараженности плазмодием природной популяции млекопитающих, трансгенный агент никакого преимущества не получит. Но предположим, что происходит вспышка заболевания. В этом случае увеличивается вероятность питания кровью зараженных животных, трансгенные комары получают численное преимущество на много поколений вперед. И вспышка болезни сама по себе прекращается. Авторы заключают, что, «раз внедрившись, трансгенные комары не оставят малярии много шансов для повторного развития в данной местности».

Источники:
1) Mauro T. Marrelli, Chaoyang Li, Jason L. Rasgon, Marcelo Jacobs-Lorena. Transgenic malaria-resistant mosquitoes have a fitness advantage when feeding on Plasmodium-infected blood // PNAS. Published online Mar 19, 2007; 10.1073/pnas.0609809104.
2) Malaria-Resistant Mosquitoes Thrive in Lab — пресс-релиз Университета Джонса Гопкинса, 21.03.2007.

Елена Наймарк

Последние новости: Генетика, Медицина, Елена Наймарк

22 мая Ген, улучшающий память, заодно повышает и риск посттравматического стрессового растройства

21 мая Попробуй копнуть глубже, или Сколько кислорода в океанических осадках?

15 мая Обилие редких мутаций в генофонде человечества существенно превышает современные оценки

12 мая Под действием бактерицидных антибиотиков бактерии убивают себя сами

3 мая Доказано древнее происхождение белых медведей

26 апреля Сегменты у насекомых развиваются по часам

25 апреля Злокачественные опухоли и их метастазы не только растут, но и активно изменяются независимо друг от друга

24 апреля Личинки губок видят нетрадиционным способом

18 апреля Дрожжи занимаются сексом не от хорошей жизни

11 апреля «Прекрасный король в перьях» — новый динозавр из Китая

Астрономические наблюдения недели

Новости науки почтой (рассылка на Subscribe.ru):