Борьба с человеческими болезнями с помощью контрацепции... для комаров
Во всем мире более 500 миллионов человек страдают от болезней, переносимых кровососущими насекомыми, включая малярию, лихорадку Денге, Зика и Западный Нил, и почти миллион смертей ежегодно связывают с этими заболеваниями.
Исследователи из Университета Аризоны обнаружили у комаров белок, критически важный для производства жизнеспособных яиц, что может проложить путь к "контрацепции для комаров". Когда исследователи селективно блокировали активность этого белка — названного ими Eggshell Organizing Factor 1, или EOF-1 — у самок комаров, те откладывали яйца с дефектной оболочкой, что приводило к гибели эмбрионов внутри.
В статье, опубликованной в открытом доступе в журнале PLoS Biology 8 января, команда показала, что EOF-1 существует только у комаров. Следовательно, любое лекарство, разработанное для нарушения функции этого белка, повлияет только на комаров и ни на какие другие организмы.
Команда под руководством Джуна Исоэ надеется, что этот подход может предложить способ прервать формирование яиц комаров и сократить их популяцию в районах передачи человеческих болезней, не нанося вреда полезным насекомым, таким как медоносные пчелы.
Уникальный подход и открытие
Исоэ сначала использовал биоинформатический подход для поиска и идентификации генов, уникальных для комаров. Ни один из этих генов ранее не был известен по своей функции. Затем исследовательская группа создала малые молекулы РНК, которые специфически ингибируют каждый из кодируемых этими генами белков. Эта техника, известная как РНК-интерференция (RNAi), работает за счет подавления молекул матричной РНК, служащих чертежами для белков.
Сосредоточившись на ранее идентифицированных генах-кандидатах по одному, молекулы RNAi вводили самкам комаров непосредственно перед кровяной мукой. После того как самка комара получала кровяную муку, её фолликулы развивались, и через три дня она откладывала яйца.
Каждая отдельная самка была проверена на наличие жизнеспособного потомства. Из 40 протестированных командой видовых генов комаров только один — ген EOF-1 — нарушал формирование яичной скорлупы и приводил к гибели эмбриона комара.
Длительный эффект и потенциал
Обычно эффект инъекции RNAi длится только один цикл откладки яиц. Но в случае с EOF-1 исследователи с удивлением обнаружили, что обработанные самки больше не могли производить жизнеспособные яйца на протяжении всей своей двух-трехнедельной жизни, даже после трех последовательных кровяных мук.
"Этот длительный эффект делает белок EOF-1 очень привлекательной мишенью для лекарств", — говорит Роджер Мизфельд.
Изображения, полученные с помощью электронной микроскопии, показали, что при дефиците белка EOF-1 самки откладывают яйца с аномальной оболочкой. Хотя точная функция белка еще предстоит выяснить, Исоэ и Мизфельд полагают, что EOF-1 может действовать как главный переключатель в начале способности насекомых производить жизнеспособные яйца в ответ на кровяную муку.
Стратегия будущего и устойчивость
Основываясь на этих результатах, команда представляет стратегию с использованием малых молекул-лекарств, которые избирательно нарушают работу EOF-1 у комаров в регионах мира, где распространены болезни, переносимые комарами. Это приведет к откладке яиц, которые никогда не вылупятся в личинок.
"Мы думаем, что у этой стратегии гораздо меньше шансов нанести вред другим организмам, чем у используемых сегодня средств", — говорит Мизфельд.
Чтобы убедиться, что нарушение работы EOF-1 не специфично для лабораторных комаров, Исоэ протестировал его на штамме комаров Aedes aegypti, собранных из диких популяций в районе Тусона, и обнаружил, что их яйца аналогично поражены.
"Ингибиторы, доступные в настоящее время для контроля комаров, используются так долго, что вредители становятся устойчивыми к ним", — говорит Мизфельд. "Наша идея — сократить их популяцию до уровня, на котором можно разорвать цикл передачи болезни между комарами и людьми".
В качестве первого шага к превращению открытия в коммерциализируемое приложение команда подала предварительный патент на видовой процесс открытия через офис передачи технологий UA — Tech Launch Arizona.