Лихорадка Денге: почему ученые выпускают зараженных комаров в дикую природу

Каждый год от одной болезни на Земле умирает больше людей, чем от всех войн вместе взятых. Его носителем является существо весом два миллиграмма. И учёные решили победить его с помощью его собственного оружия – только перемонтированного изнутри.

На протяжении десятилетий они пытались бороться с комарами желтой лихорадки - с помощью репеллентов, инсектицидов и осушения водоемов. Но комар быстро ко всему приспособился, его ареал расширился, а количество случаев заболевания денге за последние 50 лет, по данным Nature, увеличилось в 30 раз. Вакцина против лихорадки денге существует, но используется в ограниченных количествах и действует только на людей, которые уже хотя бы раз переболели этой болезнью. Поэтому ученые искали принципиально новый подход.

Что такое Вольбахия и где она обитает?

Вольбахия — это внутриклеточные бактерии, которые живут в клетках насекомых и передаются потомству через яйца матери. Согласно исследованию, опубликованному в научном журнале PLOS ONE, вольбахия присутствует у 40–60% всех видов наземных членистоногих на Земле, включая плодовых мух, плодовых мух, пчел, бабочек и стрекоз. Это один из самых распространенных внутриклеточных симбионтов в животном мире.

Но у комаров желтой лихорадки нет Wolbachia. Комары-переносчики эволюционировали без него. Именно поэтому он так эффективно распространяет вирусы: ничто внутри него не препятствует размножению возбудителя.

Как бактерия блокирует вирус?

Ученые объясняют механизм защиты, который обеспечивает вольбахия, несколькими процессами, работающими одновременно. Подробный анализ всех трех представлен в статье Frontiers in Immunology.

Во-первых, конкуренция за ресурсы. Исследования показывают, что вольбахия вмешивается в метаболизм холестерина внутри клеток комаров — тех же молекул, которые вирусу денге необходимо воспроизводить. У возбудителя просто не хватает строительного материала для размножения.

Тающий лед высвобождает древние вирусы: стоит ли нам бояться

Во-вторых, усиление иммунного ответа насекомого. Присутствие вольбахии держит иммунную систему комара в состоянии постоянной готовности — и когда вирус попадает внутрь, организм подавляет его быстрее.

В-третьих, прямое торможение. Некоторые исследования показывают, что Wolbachia напрямую блокирует репликацию РНК-вирусов, хотя точные молекулярные механизмы этого процесса продолжают изучаться.

В результате комар с вольбахией кусает человека, но не может передать вирус денге — концентрация возбудителя в его слюнных железах слишком мала для заражения. Вольбахия действует почти таким же образом против вирусов Зика и Чикунгунья.

Как вольбахию научили распространяться самостоятельно?

Ключевым открытием, которое помогло в этом, является цитоплазматическая несовместимость. Самец с вольбахией при скрещивании с самкой без вольбахии дает нежизнеспособное потомство. Самка с вольбахией производит жизнеспособных личинок с любым самцом. Это означает, что вольбахия автоматически распространяется среди популяции: носители бактерий размножаются успешнее, и постепенно вольбахия охватывает всех комаров в округе.

Именно это свойство делает метод самоподдерживающимся. Ученым не нужно снова и снова выпускать миллионы насекомых; достаточно довести долю зараженных комаров до критического уровня (обычно 60–70%), после чего вольбахия распространяется самостоятельно и годами сохраняется в популяции.

В 2011 году группа австралийского эпидемиолога Скотта О'Нила из Университета Монаша провела первый полевой эксперимент в городе Кэрнс на севере Австралии. В двух районах они выпустили комаров Wolbachia. В течение нескольких месяцев бактерия утвердилась среди местного населения и осталась там. С тех пор в этих районах не было зарегистрировано ни одной вспышки денге.

За этим последовал рандомизированный контролируемый эксперимент в Джокьякарте, Индонезия, — один из крупнейших экспериментов в истории борьбы с инфекционными заболеваниями. С 2017 по 2020 год комаров с вольбахией последовательно выпускали в разных районах города и вели мониторинг заболеваемости. Результаты, опубликованные в Медицинском журнале Новой Англии в 2021 году, были впечатляющими: заболеваемость лихорадкой денге снизилась на 77,1%, а число госпитализаций сократилось на 86%.

Кто делает это сегодня?

Основной организацией, координирующей выпуск вольбахских комаров по всему миру, является Всемирная программа комаров (WMP), некоммерческая компания, базирующаяся в Университете Монаша. программа действует в 14 странах: Австралия, Индонезия, Бразилия, Колумбия, Вьетнам, Мексика, Шри-Ланка, Индия, Фиджи, Кирибати, Новая Каледония и другие территории. Всего обработано более 11 миллионов человек на охраняемых территориях.

В 2023 году Консультативная группа ВОЗ по борьбе с переносчиками инфекции (VCAG) официально рекомендовала вольбахию как проверенное средство для снижения заболеваемости денге. Решение зафиксировано в протоколе 18-го заседания группы.

Это безопасно?

Ученые приводят несколько аргументов в пользу безопасности метода. В настоящее время угрозы экосистеме нет.

Вольбахия не убивает комаров и не меняет их поведение — она лишь делает их неспособными передавать вирусы. Популяция комаров желтой лихорадки не сокращается. Вольбахия не передается другим видам насекомых через укусы или контакт в природе. Наконец, бактерия широко распространена в природе – это не чужеродный организм, а вещь, с которой насекомые сосуществовали сотни миллионов лет.

Длительные наблюдения в Австралии (более десяти лет после первых выбросов) не выявили каких-либо нежелательных экологических последствий. Однако исследователи признают, что глобальный масштаб метода требует постоянного долгосрочного мониторинга.

Ранее мы писали о том, почему одни вирусы исчезают, а другие остаются навсегда.