Исследование, опубликованное сегодня в журнале PLOS Pathogens, является одним из первых, в котором идентифицирован конкретный биологический механизм, который предотвращает передачу болезней людям от комаров, инфицированных этой бактерией. Это также потенциально может открыть путь к методам блокирования передачи болезней без Wolbachia, организма, долгосрочное влияние которого на окружающую среду неизвестно.
«Есть реальный аргумент в пользу того, что некоторые части мира настолько сильно затронуты этими заболеваниями, что нам нужно сразу же попробовать все, что мы можем», — сказала Ирен Гарсия Ньютон, доцент кафедры биологии Блумингтонского колледжа искусств и наук. , который руководил исследованием. «Но вы также должны помнить, что мы выпускаем в дикую природу насекомых, которые потенциально могут очень быстро распространиться по всей планете, поэтому важно действовать осторожно».Использование комаров, инфицированных Wolbachia, для ограничения распространения болезней человека — метод, называемый «блокирование патогенов», уже применяется в некоторых частях мира. Это включает недавний выпуск этих комаров во Флориде, чтобы заблокировать распространение вируса Зика.
По данным Центров по контролю и профилактике заболеваний, распространение других болезней, передаваемых насекомыми, также значительно возрастет в Северной Америке в течение следующих нескольких десятилетий из-за изменений окружающей среды. Другие вирусы, передача которых блокируется у комаров, инфицированных Wolbachia, включают чикунгунью, желтую лихорадку и Западный Нил.Чтобы изучить биологические механизмы, лежащие в основе блокирования патогенов, Ньютон и его коллеги разработали модельную систему, состоящую из инфицированных Wolbachia плодовых мушек и вируса Синдбис, которой легче и безопаснее манипулировать в лаборатории, чем инфекционными агентами, такими как Зика или Вирусы Западного Нила.«У нас есть много генетических инструментов для вируса Синдбис и плодовых мух», — сказал Ричард Харди, профессор биологического факультета Блумингтона, который является соавтором исследования. «Это означает, что мы можем маркировать различные части вирусного генома и отслеживать репликацию его РНК внутри насекомого-хозяина».
Основываясь на сравнении инфицированных Wolbachia и неинфицированных плодовых мух, ученые обнаружили, что мухи с этой бактерией вырабатывают значительно более высокие уровни Mt2, гена, кодирующего тип фермента, известного как метилтрансфераза.Затем они использовали генетические инструменты, чтобы создать два типа плодовых мушек: у одного не было этого фермента, а у другого вырабатывался его необычно высокий уровень.Мухи без фермента потеряли способность «блокировать» передачу вируса Синдбис после заражения Wolbachia.
Мухи, вырабатывающие высокий уровень фермента, были устойчивы к вирусу Синдбис, даже если они не были инфицированы Wolbachia.«Тот факт, что мухи с высоким уровнем экспрессии этого фермента были защищены от вирусной инфекции, несмотря на отсутствие Wolbachia, очень важен», — сказал Таманаш Бхаттачарья, доктор философии IU. студент, который является первым автором исследования. «Эти результаты предполагают, что одной метилтрансферазы Mt2 достаточно для создания эффекта защиты от вирусов».Более того, этот защитный эффект, вероятно, распространяется на передачу других более смертоносных вирусов, а не только вируса Синдбис. Отсутствие генетического сходства между вирусами, блокируемыми Wolbachia, предполагает, что бактерия блокирует вирусы посредством воздействия на хозяина.
Ньютон добавил, что есть ряд причин, по которым ученые заинтересованы в применении методов блокирования патогенов без вольбахии. Например, массовое высвобождение москитов, инфицированных Wolbachia, может потенциально спровоцировать рост вирусов, устойчивых к этим бактериям.Также отсутствуют крупномасштабные эпидемиологические исследования для научного определения того, действительно ли блокирование патогенов предотвращает вспышки.
«Сейчас мы знаем только то, что москиты, инфицированные Wolbachia, не передают болезни, но мы не знаем, как это сделать», — сказал Ньютон. «Если мы не понимаем биологические механизмы, лежащие в основе блокирования патогенов, мы не можем точно знать, что произойдет в долгосрочной перспективе, когда мы выпустим этих комаров».Это исследование было частично поддержано Национальным институтом аллергии и инфекционных заболеваний при Национальном институте здравоохранения.