Грибы победят малярию. Генная инженерия им в этом поможет?

Успешно «натравить» генетически модифицированные грибы из рода Metarhizium на малярийных комаров удалось американским ученым из Мэрилендского университета в Колледж-Парке, 31 мая сообщает журнал Science.

Испытания «чудо-грибов» проводились на территории Буркина-Фасо — западноафриканской страны, которая стабильно входит в десятку самых неблагополучных по заболеваемости малярией. В одном только 2017 году там было отмечено более 7,9 млн случаев этого недуга.

Исследователи соорудили в окрестностях деревни Сумоссо импровизированную «теплицу» площадью 600 м², внутри которой проводились все тесты. Для экспериментов взяли грибы вида Metarhizium pingshaense, которые, как уже было показано ранее, инфицируют малярийных комаров и приводят к их преждевременной гибели.

«Убойный эффект» дополнительно усилили тем, что внедрили в грибную ДНК ген, кодирующий так называемый ω/κ-гексатоксин из паучьего яда. Этот токсин, поражающий нервную систему насекомых, начинает действовать сразу, как только попадет в гемолимфу (аналог крови у животных с незамкнутой системой кровообращения). Чтобы убить комара, достаточно, чтобы в его организм проникло 1–2 споры M. pingshaense.

Исследователи наблюдали за насекомыми в трех группах, в каждой из которых изначально насчитывалось по 500 самок и 1000 самцов. По прошествии 45 дней, что соответствует двум поколениям, в контрольной группе насчитывалось 2500, тогда как после заражения генно-модифицированными M. pingshaense — только 13 особей.

Примечательно, что в третьей группе, где комаров заражали «натуральными» грибами, через полтора месяца оставалось около 700 насекомых. Это означает, что грибы с внедренным в ДНК токсином уничтожают переносчиков малярии в 50 раз более эффективно, чем без него.

Отметим, малярия — опасное для жизни инфекционное заболевание, вызываемое малярийным плазмодием 5 видов (преимущественно Plasmodium falciparum). Эти одноклеточные организмы переносятся комарами из рода Anopheles, которые водятся, как правило, в тропических широтах — особенно в странах Южной и Центральной Африки. Основным лекарством против недуга служит хинин — алкалоид хинного дерева (Cinchona) из южноамериканских лесов.

Европейцы начали лечить малярию измельченной корой Cinchona еще с середины XVII века. Однако в чистом виде хинин удалось выделить только в 1820 году. Первыми это сделали французские химики Пьер Жозеф Пеллетье и Жозеф Бьенеме Кавенту.

Хинин — своеобразный «рекордсмен» по долгожительству среди официально признанных медицинских препаратов. Войдя в обиход за несколько столетий до того, как возникла современная фармакология и химиотерапия, он остается «в строю» антималярийных лекарств и по сей день.

Впрочем, сейчас хинин применяется либо в комбинации с другими препаратами, либо как вынужденная альтернатива другим, более современным медикаментам. Наиболее современным лекарством против малярии на сегодня считается артемизинин из полыни однолетней (Artemisia annua), открытый китайским фармакологом Ту Юю (впоследствии — Нобелевским лауреатом).

Главные недостатки артемизинина по сравнению с хинином — необходимость химически дорабатывать его структуру, а также небольшое количество вещества в растениях. Вторую трудность можно обойти, если использовать генетически модифицированную полынь. Показано, что искусственная активация некоторых генов позволяет повысить содержание артемизинина в листьях Artemisia annua с природных 0,02–0,86% до 3,2%.

Читайте также: Не абсентом единым. Полынь как лекарство

Бок о бок с усовершенствованием препаратов против малярии развиваются и средства ее профилактики. Заболевание проще всего предотвратить, если распространить в среде обитания малярийных комаров губительные для них, но безопасные для человека возбудители.

Грибы из рода Metarhizium, ранее известные своей способностью поражать многие виды насекомых-вредителей, впервые были опробованы на переносчиках малярии в 2005 году. Пионерские полевые испытания проводились в Танзании, где недуг тогда — как, впрочем, и до сих пор — свирепствовал на 90% территории.

Самцы комаров Anopheles gambia после заражения спорами Metarhizium anisopliae умирали в 1,6 раза быстрее, чем здоровые особи, а продолжительность жизни самок и вовсе снижалась в 2,7 раза. В результате частота «результативных» укусов, после которых танзанийцы заболевали малярией, снижалась на 75%.

Возможность бороться с малярийными комарами с помощью грибов-паразитов выглядит многообещающе. Однако нужно понимать, что тотальная «война» с недугом потребует массового расселения Metarhizium pingshaense в естественной для двукрылых среде обитания.

История знает немало случаев, когда перенос вида в изначально чуждую для него обстановку либо искусственная накачка его численности приводили к серьезным нарушениям экологического баланса в экосистемах. Примеров тому несть числа — начиная с опрометчивого ввоза кроликов в Австралию и заканчивая шиповником, с бесконтрольным разрастанием которого недавно начали борьбу финские власти.

Что же касается паразитарных видов, тем более прошедших сквозь руки генных инженеров, то их расселение в дикой природе чревато еще большими рисками. В самом деле, жертвами таких грибов могли бы стать, наряду с малярийными комарами, и многие полезные насекомые. Это нанесло бы африканской природе такой урон, что на второй план отошла бы даже возможная победа над малярией.

Впрочем, эти «чудо-грибы» вполне подойдут для адресной профилактики малярии. Так, споросодержащей суспензией можно пропитывать жилища, одежду, мебель и домашнюю утварь. Будучи безопасными для человека, они представляют хорошую альтернативу инсектицидам, аналогичное применение которых редко проходит бесследно для здоровья населения, в то время как сами вредные насекомые адаптируются ко все новым и новым ядам