Лихорадка денге: зачем ученые выпускают на волю зараженных комаров
Каждый год от одной болезни на Земле погибает больше людей, чем от всех войн вместе взятых. Ее переносчик — существо весом в два миллиграмма. И победить его ученые решили его же оружием — только перепрошитым изнутри.
Денге — вирусная лихорадка, которую переносит комар желтолихорадочный, — официально считается самой быстро распространяющейся болезнью в мире. По данным ВОЗ, сегодня ею ежегодно заражаются от 100 до 400 миллионов человек, еще полмира — около 3,9 млрд человек в 129 странах — живут в зоне риска. Тяжелые формы денге убивают: летальность при геморрагической лихорадке без лечения достигает 20%, с лечением — около 1%. Помимо денге, тот же комар переносит вирусы Зика, чикунгунья и желтую лихорадку.
Бороться с комаром желтолихорадочным пытались десятилетиями — репеллентами, инсектицидами, осушением водоемов. Но комар быстро ко всему адаптировался, ареал его расширился, а количество случаев денге за последние 50 лет, по данным Nature, выросло в 30 раз. Вакцина от денге существует, но применяется ограниченно и работает только у людей, уже переболевших хотя бы раз. Поэтому ученые искали принципиально новый подход.
Что такое вольбахия и где она живет?
Вольбахии — это внутриклеточные бактерии, которые живут в клетках насекомых и передается потомству через яйца матери. По данным исследования, опубликованного в научном журнале PLOS ONE, вольбахии присутствуют у 40–60% всех видов наземных членистоногих на Земле — в том числе у плодовых мушек — дрозофилов, пчел, бабочек, стрекоз. Это один из самых распространенных внутриклеточных симбионтов в животном мире.
Но у желтолихорадочных комаров вольбахии нет. Комар-переносчик эволюционировал без нее. Именно поэтому он так эффективно распространяет вирусы: ничто внутри него не мешает патогену размножаться.
Как бактерия блокирует вирус?
Механизм защиты, который дает вольбахия, ученые объясняют несколькими процессами, работающими одновременно. Подробный разбор всех трех представлен в статье Frontiers in Immunology.
Во-первых, конкуренция за ресурсы. Как показывают исследования, вольбахия нарушает метаболизм холестерина внутри клеток комара — тех же молекул, которые необходимы вирусу денге для репликации. Патогену просто не хватает строительного материала для размножения.
Таяние льдов выпускает древние вирусы: стоит ли 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 ингибирование. Некоторые исследования указывают, что вольбахия блокирует репликацию РНК-вирусов напрямую, хотя точные молекулярные механизмы этого процесса продолжают изучаться.
В итоге, комар с вольбахией кусает человека, но передать вирус денге не может — концентрация патогена в его слюнных железах слишком мала для заражения. Примерно так же вольбахия действует против вирусов Зика и чикунгунья.
Как вольбахию научили распространяться самостоятельно?
Ключевое открытие, которое в этом помогло — цитоплазматическая несовместимость. Самец с вольбахией, скрещиваясь с самкой без вольбахии, дает нежизнеспособное потомство. Самка с вольбахией производит жизнеспособных личинок с любым самцом. Это означает, что вольбахия автоматически распространяется через популяцию: носители бактерии размножаются успешнее, и постепенно вольбахия охватывает всех комаров в ареале.
Именно это свойство делает метод самоподдерживающимся. Ученым не нужно раз за разом выпускать миллионы насекомых — достаточно довести долю зараженных комаров до критической отметки (обычно 60–70%), после чего вольбахия распространяется сама и удерживается в популяции годами.
В 2011 году команда австралийского эпидемиолога Скотта О'Нила из Университета Монаша провела первый полевой эксперимент в городе Кэрнс на севере Австралии. Они выпустили комаров с вольбахией в двух районах. Уже через несколько месяцев бактерия закрепилась в местной популяции — и там и осталась. Ни одной вспышки денге в этих районах с тех пор не зафиксировано.
Далее последовал рандомизированный контролируемый эксперимент в индонезийском Джокьякарте — один из крупнейших экспериментов в истории борьбы с инфекционными болезнями. С 2017 по 2020 год в разных районах города последовательно выпускали комаров с вольбахией и наблюдали за заболеваемостью. Результаты, опубликованные в New England Journal of Medicine в 2021 году, оказались впечатляющими: заболеваемость денге снизилась на 77,1%, а число госпитализаций — на 86%.
Кто этим занимается сегодня?
Главная организация, координирующая выпуск вольбахиевых комаров по всему миру, — World Mosquito Program (WMP), некоммерческая компания при Университете Монаша. программа работает в 14 странах: Австралии, Индонезии, Бразилии, Колумбии, Вьетнаме, Мексике, Шри-Ланке, Индии, Фиджи, Кирибати, Новой Каледонии и других территориях. Суммарно обработано более 11 миллионов человек в защищенных районах.
В 2023 году Консультативная группа ВОЗ по борьбе с переносчиками болезней (VCAG) официально рекомендовала метод вольбахии как доказанный инструмент снижения заболеваемости денге. Решение зафиксировано в отчете 18-го заседания группы.
А безопасно ли это?
Ученые приводят несколько аргументов в пользу безопасности метода. На сегодняшний день риска для экосистемы нет.
Вольбахия не убивает комаров и не меняет их поведения — она лишь делает их неспособными передавать вирусы. Численность популяции желтолихорадочных комаров не сокращается. Вольбахия не переходит к другим видам насекомых через укусы или контакт в природе. Наконец, бактерия широко распространена в природе — это не чужеродный организм, а вещь, с которой насекомые сосуществуют сотни миллионов лет.
Многолетние наблюдения в Австралии (более десяти лет после первых выпусков) не выявили нежелательных экологических последствий. Тем не менее исследователи признают: глобальный масштаб применения метода требует продолжения долгосрочного мониторинга.
Ранее мы писали, почему некоторые вирусы исчезают, а другие остаются навсегда.