Борьба с человеческими болезнями с помощью противозачаточных средств … от комаров

Исследователи из Университета Аризоны обнаружили в комарах белок, который имеет решающее значение для процесса производства жизнеспособных яиц и может проложить путь к «контролю над рождаемостью комаров»."Когда исследователи избирательно блокировали активность белка – который они назвали Организующий фактор 1 яичной скорлупы или EOF-1 – у самок комаров, комары откладывали яйца с дефектной яичной скорлупой, что приводило к гибели эмбрионов внутри.
В отчете, опубликованном в журнале открытого доступа PLoS Biology за январь.

8, команда показала, что EOF-1 существует только у комаров. Следовательно, любое лекарство, разработанное для устранения дисфункции белка, повлияет только на комаров и никакие другие организмы.
Команда, возглавляемая Джун Исо, научным сотрудником лаборатории Роджера Мисфельда, заслуженного профессора UA и главы кафедры химии и биохимии, надеется, что этот подход может предложить способ остановить образование яиц комаров и сократить популяцию комаров в районы передачи болезней человека без нанесения вреда полезным насекомым, таким как медоносные пчелы.
«Мы специально искали гены, уникальные для комаров, а затем проверили их функциональную роль в синтезе яичной скорлупы», – говорит Исое. "Мы думаем, что есть и другие открытия, которые можно сделать, используя тот же видо-ориентированный подход."

Изо впервые применил биоинформатический подход к поиску и идентификации генов, уникальных для комаров. Ни один из этих генов ранее не был известен в отношении их функции. Затем исследовательская группа создала небольшие молекулы РНК, которые специфически ингибируют каждый из белков, которые кодируют гены.

Этот метод, известный как РНК-интерференция, или РНКи, работает путем подавления молекул матричной РНК, которые служат схемой для белков.

Сосредоточившись на ранее идентифицированных генах-кандидатах по одной, молекулы РНКи вводили самкам комаров прямо перед приемом крови. Кусают только самки комаров, потому что им нужна кровяная мука для производства яиц; самцы посещают цветы, чтобы выпить нектара.

После того, как самка комара поела кровью, у нее развиваются фолликулы, и для откладки яиц требуется три дня.
Каждого отдельного комара проверяли на наличие жизнеспособного потомства. Было обнаружено, что из 40 генов, специфичных для комаров, только один, ген EOF-1, нарушает формирование яичной скорлупы и приводит к гибели эмбриона комара.

Самке комара требуется второй прием крови, чтобы произвести следующую партию оплодотворенных яиц. Обычно эффект от инъекции РНКи длится только в течение одного цикла яйцекладки, но в случае EOF-1 исследователи были удивлены, обнаружив, что обработанные самки больше не могли производить жизнеспособные яйца в течение оставшихся двух-трех месяцев. неделя жизни, даже после трех последовательных приемов пищи кровью.
«Этот продолжительный эффект делает белок EOF-1 очень привлекательной мишенью для лекарств», – говорит Мисфельд.
Изображения, полученные с помощью электронной микроскопии, показали, что, когда у комаров дефицит белка EOF-1, самки откладывают яйца с ненормальной яичной скорлупой.

Хотя точная функция белка еще не выяснена, Изо и Мисфельд полагают, что EOF-1 может действовать как главный переключатель в начале способности насекомых производить жизнеспособные яйца в ответ на кровопускание.

Основываясь на этих результатах, команда представляет стратегию с использованием низкомолекулярных препаратов, которые избирательно препятствуют EOF-1 комаров в тех регионах мира, где распространены передаваемые комарами болезни человека, в результате чего из яиц никогда не вылупляются личинки.
«Мы думаем, что у этой стратегии может быть гораздо меньше шансов нанести вред другим организмам, чем у того, что используется сегодня», – говорит Мисфельд. "Еще со времен ДДТ мы знали, что борьба с популяциями комаров помогает снизить заболеваемость людей. Это может быть инструмент следующего поколения, который можно применить к надкроватным сеткам и другим местам, часто посещаемым комарами."

Из более чем 3500 видов комаров, обитающих на всех континентах, за исключением Антарктиды, три рода выделяются как переносчики болезней человека: комары рода Aedes переносят вирусы желтой лихорадки, денге, чикунгуньи и Зика; Вирус Западного Нила распространяется комарами Culex; и комары Anopheles являются переносчиками малярии. Чтобы гарантировать, что нарушение EOF-1 не было специфическим для разводимых в лаборатории комаров, Исое проверил его на штамме комаров Aedes aegypti, собранных из диких популяций в районе Тусона, и обнаружил, что их яйца были затронуты аналогичным образом.

«Ингибиторы, доступные в настоящее время для борьбы с комарами, использовались так долго, что вредители стали к ним устойчивы», – говорит Мисфельд. "Наша идея состоит в том, чтобы снизить уровень их населения до уровня, при котором вы сможете разорвать цикл передачи болезней между комарами и людьми."
В качестве первого шага к превращению открытия в приложение, которое можно было бы коммерциализировать, команда подала предварительный патент на процесс открытия видоспецифичных видов через офис передачи технологий UA, Tech Launch Arizona.