Новая стратегия может стать дополнительным оружием против распространения смертельного заболевания.
Ежегодно от малярии погибает более полумиллиона человек, большинство из которых - дети в возрасте до 5 лет. Однако стратегии борьбы с этим заболеванием сопряжены с трудностями: комары вырабатывают устойчивость к инсектицидам, а вакцины обеспечивают неполную защиту. И вот теперь исследователи заявляют, что нашли новое оружие: бактерию природного происхождения, которая, будучи скормленной комарам, останавливает развитие малярийного паразита в кишечнике насекомых. По словам Каролины Бариллас-Мури, возглавляющей лабораторию по изучению малярии и переносчиков инфекции в Национальном институте здоровья США, полученные результаты могут дополнить существующие методы профилактики малярии. Этот подход "имеет большой потенциал для внедрения" в регионах, где малярия эндемична, добавляет Бариллас-Мури, которая не принимала участия в работе.
Исследователи и раньше пытались использовать микроорганизмы для борьбы с болезнями, переносимыми комарами. Так, бактерия Wolbachia pipientis, борющаяся с вирусами, в недавних клинических испытаниях показала хорошие результаты в борьбе с лихорадкой денге и уже используется в некоторых регионах мира. Однако большинство методов блокирования паразитов Plasmodium, вызывающих малярию, которая переносится другими видами комаров, нежели лихорадка денге, основывается на генетически модифицированных бактериях. Бариллас-Мури отмечает, что это является серьезным препятствием для нормативного регулирования и общественного признания, учитывая неопределенность, связанную с выпуском измененных организмов в дикую природу.
Бактерия, о которой идет речь в новом исследовании, опубликованном недавно в журнале Science, подавляет малярийного паразита без какого-либо генетического вмешательства со стороны человека. Джаннет Родригес, научный руководитель отдела исследований и разработок лекарственных средств для глобального здравоохранения компании GlaxoSmithKline, и ее коллеги наткнулись на этот микроорганизм в исследовательском центре GSK в Испании, когда заметили, что комаров, которых они использовали для изучения малярии, все труднее заразить плазмодием. Оказалось, что в кишечнике этих комаров находился необычный микроб - штамм бактерий под названием Delftia tsuruhatensis TC1, - рассказала Родригес. Неясно, как он туда попал, хотя этот вид бактерий уже встречался в кишечнике некоторых насекомых, а также в воде, почве и, в редких случаях, при внутрибольничных инфекциях. Но когда команда накормила этим штаммом других комаров, оказалось, что он блокирует инфицирование паразитом.
Чтобы узнать больше, группа Родригес объединилась с Марсело Джейкобсом-Лореной, исследователем малярии из Школы общественного здоровья имени Джона Хопкинса Блумберга. Его лаборатория обнаружила, что D. tsuruhatensis нарушает рост плазмодия в кишечнике комара, где паразит развивается, прежде чем переместиться в слюнные железы насекомого. По сравнению с комарами, не имеющими этой бактерии, у насекомых, зараженных D. tsuruhatensis, было примерно на 75% меньше ооцист Plasmodium - яйцеподобных структур, которые паразит образует в кишечнике насекомого.
Эксперименты на грызунах показали, что нарушение роста плазмодиев привело к снижению передачи инфекции: только одна треть мышей, укушенных комарами-бактерионосителями, заразилась, в то время как среди мышей, укушенных обычными комарами, заражение составило 100%. По словам Джейкобса-Лорены, это исследование позволяет рассматривать D. tsuruhatensis как привлекательный инструмент для профилактики малярии. Для колонизации комару достаточно съесть небольшое количество микроба, а попав внутрь насекомого, бактерия остается там, постоянно блокируя развитие паразита, поясняет он. Более того, D. tsuruhatensis не влияет на выживание комара или его потомства, что означает, что насекомые вряд ли выработают к нему устойчивость.
Исследователи из Университета Джона Хопкинса также установили, каким образом бактерия наносит вред плазмодиям: выделяя молекулы гармана - соединения, содержащегося в растениях, которые в некоторых культурах используются в народной медицине. Если скармливать это соединение комарам или просто заставлять насекомых передвигаться по нему, то это тормозило развитие паразита, хотя эффект исчезал примерно через день. По словам Родригес, полученные результаты позволяют использовать гарман для обработки противомоскитных сеток и других поверхностей, с которыми контактируют комары.
В последнем раунде экспериментов ученые совместно с исследователями из Буркина-Фасо проверили этот метод на комарах в сетчатом вольере размером примерно 10 м на 10 м на 5 м, имитирующем реальный мир с растениями и местами размножения. Разложив шарики ваты, пропитанные сахаром и D. tsuruhatensis, они за одну ночь колонизировали бактерией около трех четвертей популяции комаров. Когда эти комары питались кровью людей, больных малярией, бактерия блокировала развитие паразита, так же как и в лабораторных условиях.
"Это действительно впечатляющая работа", - отмечает Грант Хьюз, биолог из Ливерпульской школы тропической медицины, не принимавший участия в исследовании. Он высоко оценивает использование в этой работе многочисленных экспериментальных подходов для понимания влияния бактерии на передачу малярии и говорит, что идентификация гармана как соединения, атакующего плазмодий, особенно полезна для дальнейших разработок.
Бариллас-Мури отмечает еще одно важное открытие, сделанное в ходе исследования: в отличие от некоторых кишечных бактерий, D. tsuruhatensis не передается между комарами. Хотя это может стать ограничением в будущем, это плюс с точки зрения безопасности и может облегчить путь к получению разрешения регулирующих органов. "Когда вы будете готовы к массовому применению, вы захотите, чтобы [бактерия] распространилась", - говорит она. "Но прежде чем это сделать, нужно, чтобы бактерия не распространялась слишком сильно". Таким образом, по ее словам, исследователи смогут оценить ее эффективность и безопасность до того, как она захватит всю популяцию.
Родригес, которая вместе с другим исследователем GSK является соавтором патента, связанного с этим открытием, говорит, что в перспективе продукт может быть представлен в виде порошка, содержащего бактерии, или даже самого гармана, смешанного с сахаристыми приманками для привлечения насекомых. Пока же исследователи проводят дополнительные эксперименты, чтобы проверить безопасность метода - например, убедиться, что бактерия не навредит другим насекомым, таким как пчелы.
По словам Хьюза, он надеется, что этот метод подтолкнет исследователей к поиску других бактерий, способных оказывать аналогичное воздействие на кишечник. "Существует огромное количество различных бактерий и микроорганизмов, связанных с этими комарами", - говорит он. "Последствия [использования] этих микробов для борьбы с заболеваниями весьма многообещающи".
