Сразу две исследовательских группы обнаружили, что для борьбы с малярией можно использовать бактерий, населяющих пищеварительную систему малярийных комаров. В одной работе бактерий сделали источником белка, предотвращающего развитие возбудителя малярии. В другой кишечные бактерии помогли успешно размножаться малярийным комарам, в геноме которых были сделаны изменения, блокирующие передачу болезни.
После того, как малярийный комар укусит зараженного человека, возбудитель болезни – малярийный плазмодий – попадает в его организм и проходит там следующие стадии своего развития, а затем после очередного укуса комар передает его другому человеку. Марсело Джекобс-Лорена (Marcelo Jacobs-Lorena) из Университета Джонса Хопкинса в Балтиморе и его коллеги создали генетически модифицированных бактерий, которые, обитая в кишечнике малярийного комара, боролись с попадающим туда плазмодием вида Plasmodium falciparum, на долю которого приходится более 90 % случаев малярии.
Но ученым не удавалось добиться устойчивой передачи модифицированных бактерий внутри популяций комаров, а это делало метод неэффективным. Заражать в природе каждого комара индивидуально невозможно, а конкуренция среди бактерий в кишечнике слишком велика, чтобы гарантировать, что именно нужные бактерии выживут и будут передаваться другим комарам.
Проблему смог решить Сибао Ван (Sibao Wang), работавший в лаборатории Джекобса-Лорены, а потом ставший сотрудником Китайской академии наук в Шанхае. При работе с комарами Anopheles gambiae Сибао Ван выделил новый штамм бактерий из рода Serratia, отличающийся повышенной способностью к распространению среди комаров.
Сибао Ван кормил самок комара Anopheles gambiae сахарным раствором, содержавшим бактерий Serratia. Бактерии быстро заселили кишечники комаров. Они передавались яйцам, отложенным самкой, и далее личинкам. Сибао Ван также обнаружил, что бактерии передаются от самцов к самкам при спаривании.
Новый штамм оказался идеальным кандидатом, и ученые внесли изменения в его геном, наделив его генами, которые вырабатывают смертельные для малярийного плазмодия белки. Экспериментальная проверка показала, что у комаров, к которым в кишечник поселили модифицированных бактерий, через два дня после питья зараженной малярией крови в организме было на 93 % меньше малярийных плазмодиев, чем у комаров из контрольной группы. Данный результат представлен в статье, опубликованной журналом Science.
Теперь Марсело Джекобс-Лорена и его коллеги готовятся проверить свой метод в полевых условиях. Они подготовили небольшой испытательный полигон в Замбии: огороженный участок «с растениями, цветами и маленькой хижиной», где будет проверяться передача бактерии среди местных малярийных комаров.
Другая команда, тоже работающая в Университете Джонса Хопкинса, занимается малярийными комарами Anopheles stephensi, которые получили гены, увеличивающие количество белка Rel2. Этот ген делает невозможным развитие в организме комаров малярийного плазмодия. В ходе своей работы Джордж Димопулос (George Dimopoulos) и его коллеги отметили, что комары, геном которых был модифицирован, более успешны в размножении, чем их собратья.
Они исследовали это явление и обнаружили, что и тут не обошлось без кишечных бактерий. Как объясняет Димопулос, белок Rel2 влияет на видовой состав этих бактерий, а от него, в свою очередь, зависит химический состав веществ, выделяемых комаром для привлечения партнеров. Эксперимент показал, что генетически модифицированные самцы чаще спаривались с немодифицированными самками, тогда как немодифицированные самцы предпочли модифицированных самок.
В результате, если в начале эксперимента, нужный ген имелся только у половины комаров, то уже в следующем поколении его имели 90 % насекомых и такая доля сохранялась на протяжении десяти поколений. Итоги исследования также опубликованы в Science. Димопулос полагает, что такой способ распространения генов, дающих комарам устойчивость к плазмодию, более простой, чем предлагавшиеся ранее методы, связанные с редактированием генома.
