Transgenní houby jako prostředek obrany proti malárii

10.6.2019 |

Malárie je podle Světové zdravotnické organizace (WHO) jedním z nejvýznamnějších a nejrozšířenějších infekčních onemocnění. Ročně postihuje stovky milionů lidí po celém světě a každoročně zapříčiní více než 400 000 úmrtí. Většinu nemocných tvoří děti do věku pěti let žijících v subtropických oblastech a v Africe. Závažnost tohoto onemocnění, proti němuž není dostupná účinná léčba ani spolehlivá prevence ve formě očkování, tedy nelze podceňovat. Malárie je nemocí způsobenou prvoky rodu Plasmodium, kteří jsou přenášeni na člověka a další živočišné druhy prostřednictvím komárů rodu Anopheles.

V posledních desetiletích byla snaha o kontrolu množství těchto komárů prostřednictvím insekticidů. Tato myšlenka však selhala a jediným výsledkem je získaná rezistence mnoha kmenů komárů na účinky používaných insekticidů. V odezvě na tento problém začali vědci vyvíjet geneticky modifikované komáry a jiné organismy, které by mohly pomoci ve snaze o vymýcení komárů.

Na konci května byl v prestižním časopisu Science publikován výzkum týmu vědců z University of Maryland v USA a výzkumného ústavu Institut de Recherche en Sciences de la Santé v Burkina Faso popisující první mimolaboratorní pokusy transgenního přístupu k boji proti malárii. Tato studie ukazuje, že houba rodu Metarhizium navržená tak, aby komáry vystavila pro ně fatálnímu toxinu, spolehlivě snižuje populaci komárů v uzavřeném, simulovaném prostředí vesnice v Burkině Faso v západní Africe, a to o více než 99 %. Žádný z dosud testovaných transgenních přístupů kontroly výskytu malárie nedospěl tak rychle k reálnému testování v terénu.

Metarhizium je přirozeně se vyskytující patogen, který infikuje hmyz ve volné přírodě a hubí jej. Po celá staletí je používán ke kontrole různých škůdců. Vědci se zaměřili na kmen této houby, který specificky napadá komáry, a upravili jej tak, aby produkoval toxin hubící komáry rychleji, než se dokáží množit. Během testování tohoto toxinu, insekticidu s názvem Hybrid, bylo prokázáno, že populace komárů je snížena na velmi nízkou úroveň již během dvou generací. Do testů byli zařazeni komáři rezistentní i citliví vůči insekticidům.

K úpravě houby Metarhizium pingshaense tak, aby produkovala a předávala Hybrid, byl použit přenos DNA pomocí bakterií. DNA, kterou vědci do houby vpravili, obsahovala „kontrolní přepínač“, který na základě detekce vnějšího okolí určuje, kdy je potřeba produkovat toxin. Tento přepínač je kopií vlastní DNA M. pingshaense a jeho běžnou funkcí je určit, kdy je potřeba vytvářet obrannou skořápku kolem sebe tak, aby sloužila jako úkryt před imunitním systémem hmyzu. Jelikož je tento proces velmi náročný, dochází k tvorbě skořápky pouze v daném okolí, tedy v krevním řečišti komára.

Spojení genetického kódu pro tento přepínač s genem pro tvorbu Hybridu zajišťuje, že modifikovaná houba produkuje toxin pouze uvnitř těla komára a nikde jinde. Do testování selektivity účinku proto byly zahrnuty i další živočišné druhy, např. včely, u nichž došlo k pozitivnímu závěru, že skutečně nejsou nijak ovlivňovány.

Základním experimentem celého výzkumu bylo porovnání vlivu přítomnosti transgenní houby, divokého typu této houby a nepřítomnosti houby na komáří populaci. Pro tento účel vědci vytvořili tři oddělené prostory, v nichž byly stěny s bavlnou potřeny sezamovým olejem, avšak lišily se přítomností Metarhizia. Do těchto komor poté vypustili 1000 samců a 500 samic komára, jejichž počty monitorovali po dobu 45 dní. Nejvyšší úbytek komáří populace byl zaznamenán za přítomnosti transgenní houby, kde po 45 dnech zbylo pouze 13 jedinců komárů. U divokého typu Metarhizia klesla populace na 455 jedinců a za nepřítomnosti houby přežilo 1396 komárů. Celý experiment byl proveden v několika nezávislých opakováních a výsledek vykazoval vždy stejný trend.

Nejen podle výzkumníků podílejících se na studii je tento pokrok považován za velmi významný. Za hlavní považují, že tento typ antimalarické technologie je snadno použitelný pro místní komunity. Zároveň není nutné, aby lidé jakkoliv měnili své dosavadní zvyky, protože modifikované Metarhizium může být aplikováno i ve spojení s pesticidy, které jsou běžně užívány.

Zdroj:

Brian Lovett, Etienne Bilgo, Souro Abel Millogo, Abel Kader Ouattarra, Issiaka Sare, Edounou Jacques Gnambani, Roch K. Dabire, Abdoulaye Diabate, Raymond J. St. Leger. Transgenic Metarhizium rapidly kills mosquitoes in a malaria-endemic region of Burkina Faso. Science, 2019; 364 (6443): 894-897 DOI: 10.1126/science.aaw8737