Выявлен перспективный разрушитель передаточной цепи в борьбе с малярией
Блокирование ключевого белка, обнаруженного у комаров Anopheles gambiae - основного переносчика малярии среди людей в Африке - может помешать заражению малярийными паразитами и тем самым предотвратить передачу паразитов человеку, говорится в исследовании, проведенном учеными из Института исследования малярии имени Джона Хопкинса при Школе общественного здравоохранения имени Джона Хопкинса Блумберга.
В лабораторном эксперименте исследователи использовали технологию редактирования генов CRISPR/Cas9 для удаления гена белка под названием CTL4 у комаров Anopheles gambiae. Это удаление сделало комаров очень устойчивыми к малярийному паразиту. Исследователи обнаружили, что удаление белка CTL4 привело к снижению распространенности инфекции на 64 процента. Исследователи считают, что воздействие на белок CTL4 может стать основой для новых стратегий борьбы с малярией в регионах, где она все еще эндемична.
Результаты исследования опубликованы онлайн 26 января в журнале PLoS Biology.
"По сравнению с большинством других стратегий генной манипуляции или генной инженерии, которые были изучены, эти результаты действительно мощные и многообещающие", - говорит старший автор исследования Джордж Димопулос, доктор философии, профессор кафедры молекулярной микробиологии и иммунологии Школы Блумберга имени В. Гарри Файнстоуна и заместитель директора Института исследования малярии имени Джона Хопкинса. "Если сделать это с популяцией комаров в дикой природе, то это может быть все, что нужно для искоренения малярии в этом регионе".
Малярия остается одним из основных заболеваний в мире. По данным Всемирной организации здравоохранения, в 2020 году она стала причиной 241 миллиона случаев заболевания и 627 000 смертей, в основном среди детей в возрасте пяти лет и младше. Борьба с малярией основывается на комплексе профилактических мер и лечения, включая противомоскитные сетки, инсектициды, противомалярийные препараты и, начиная с прошлого года, вакцинацию. Ученые также сосредоточились на цепи передачи инфекции от комара к человеку, исследуя способы сделать комаров более устойчивыми к малярийным паразитам.
Предыдущие исследования выявили CTL4, белок с многочисленными, частично неизвестными функциями у комаров Anopheles, в качестве возможной мишени для изменения комаров. Снижение уровня CTL4 с помощью старой методики, называемой РНК-интерференция (RNAi), надежно защищает Anopheles от заражения паразитом Plasmodium berghei, который вызывает малярийное заболевание у грызунов и обычно используется для моделирования малярии у человека.
В то же время исследования показали, что снижение количества CTL4 у Anopheles с помощью RNAi не защищает их от заражения Plasmodium falciparum, самым опасным малярийным паразитом человека и наиболее распространенным в Африке. Однако из-за ограничений технологии RNAi снижение количества CTL4 в этих исследованиях не было полным.
В новом исследовании Димопулос и его коллеги использовали более мощную технологию удаления генов CRISPR/Cas9, по сути, для полного удаления CTL4.
Они обнаружили, что это полное удаление CTL4 имеет большое значение. Они позволили комарам без CTL4 и комарам с интактным CTL4, содержащимся в лабораторных условиях, питаться образцами человеческой крови с паразитами P. falciparum, а через восемь дней заметили, что у насекомых без CTL4 скорость заражения была значительно ниже.
Когда концентрация паразитов в крови была низкой, что имитирует типичные условия в дикой природе, только 19,7 процента комаров без CTL4 были заражены, по сравнению с 61,3 процента контрольных комаров. Когда концентрация паразитов в кровяной муке была высокой, только 45,0 процентов комаров без CTL4 укрывали паразитов, по сравнению с 97,3 процентами их сородичей с интактным CTL4.
По словам Димопулоса, исследования по моделированию передачи малярии показывают, что такая сильная степень защиты в популяции комаров приведет к практически полному предотвращению передачи инфекции от комаров к человеку.
Исследование также включало эксперименты, проясняющие биологические механизмы, с помощью которых CTL4 обычно помогает малярийным паразитам выживать внутри комаров. По словам Димопулоса, это значительный прогресс в фундаментальной науке о малярии, а также его потенциальное трансляционное значение.
Хотя удаление CTL4 не оказало существенного влияния на продолжительность жизни комаров, эксперименты проводились в искусственных лабораторных условиях, поэтому их необходимо повторить в более естественных условиях, прежде чем CTL4-уменьшение можно будет испытать в качестве стратегии борьбы с комарами в дикой природе. CTL4 играет множество ролей у комаров, включая важную роль во время развития, поэтому любая стратегия борьбы с CTL4 будет направлена, например, на глушение белка только во взрослом возрасте.
Димопулос и его команда сейчас работают над стратегиями для достижения такого селективного подавления CTL4, включая использование методов "генного привода", которые в принципе могут заставить искусственный ген, подавляющий CTL4, внедриться в популяции комаров в дикой природе.
