Бразилия выпустит миллиарды выращенных в лаборатории комаров для борьбы с инфекционными заболеваниями. Это будет работать?

Бразилия выпустит миллиарды выращенных в лаборатории комаров для борьбы с инфекционными заболеваниями. Это будет работать?

Келли ServickOct. 13, 2016, 9:00

БРАЗИЛИЯ Каждое субботнее утро Мария ду Карму Тунусси идет от двери к двери, прося своих соседей обыскивать свои дома и дворы на предмет цветочных горшков, ведер, забитых водосточных желобов - всего, что может собирать воду и предлагать место для размножения комаров. В течение 17 лет Тунусси был агентом общественного здравоохранения в местной клинике в CECAP / Эльдорадо, районе с населением около 5000 человек в небольшом городе Пирасикаба, в 2 часах езды к северо-западу от Сан-Паулу, Бразилия. Она видела много приливов вируса денге, переносимого комарами, который вызывает лихорадку, тошноту и мучительную боль в суставах. Задача иногда кажется бесполезной. «Вы удаляете место размножения один день, а на следующий день он возвращается», - говорит она. «Это никогда не заканчивается».

В апреле прошлого года CECAP стал первым районом в Пирасикабе, где опробовали что-то новое - средство борьбы с комарами, которое, как считает Тунусси, не только искоренило лихорадку денге, но и удержало вирус Зика от распространения. Этим инструментом является штамм OX513A a трансгенных комаров Aedes aegypti, предназначенный для сокращения популяции путем передачи летального гена их потомству.

Во Флориде запланированный выпуск Oxitec, компании, занимающейся насекомыми, погряз в общественном сопротивлении. Но здесь, в Пирасикабе, немногие жители, кажется, бросают взгляд на маленькие облака комаров, выбрасывающих окно фургона Oxitec на его медленном утреннем маршруте.

Это может быть потому, что денге здесь так часто встречается. В прошлом году от этого вируса заболели около полутора миллионов человек в Бразилии и более 1600 человек в Пирасикабе в период с июля 2015 года по июль 2016 года. Паника из-за распространения вируса Зика только усилила интерес к решениям помимо пестицидов, которые не все это эффективно против A. aegypti и удаления места размножения, которое, несмотря на усилия Tunussi, трудно поддерживать из года в год. Поэтому неудивительно, что через 7 лет после выпуска первого в мире генетически модифицированного (ГМ) комара Oxitec выбрал Бразилию в качестве места для масштабного расширения. Он переходит от небольших пилотных проектов, таких как проект CAP, к запланированным релизам, охватывающим десятки тысяч человек.

Действительно, Бразилия становится испытательным полигоном для индивидуальных комаров. Примерно в 600 километрах к востоку, в прибрежных городах Нитерой и Рио-де-Жанейро, на крыле находится еще один лабораторный штамм комаров. Созданная некоммерческой организацией Eliminate Dengue, она заражена бактерией Wolbachia pipientis, которая защищает ее от заражения лихорадкой денге, Zika, и третьим вирусом, называемым чикунгунья.

Большинство ученых уверены, что оба вида комаров безопасны для человека и окружающей среды. Но эти два проекта радикально отличаются как своими научными подходами, так и моделями финансирования. Сможет ли кто-либо из них снизить заболеваемость комарами, пока остается открытым вопросом. И если какая-либо из них окажется эффективной, Бразилия и многие другие развивающиеся страны столкнутся с еще одним вопросом: имеет ли смысл покупать и выпускать миллиарды комаров с экономической точки зрения?

Генетически модифицированные личинки комаров в бразильской лаборатории Oxitec. Пауло Фридман

Бразильская штаб-квартира Oxitec, в промышленном городе Кампинас, пахнет сырой рыбной пищей, используемой для кормления личинок комаров. Здесь компания может проводить около 4 миллионов комаров в неделю на протяжении своего жизненного цикла: от пепельного порошка яиц до извивающихся серых прядей личинок, затем плотных черных куколок размером с рисовые зерна и, наконец, летающих взрослых, подпрыгивающих в пластике кадки размером с вынос контейнеров.

Это примерно 200-е поколение потомков одного москита, созданного 14 лет назад в лаборатории Оксфордского университета в Соединенном Королевстве, где генетик Люк Алфей и его команда внедрили новый ген в эмбрионы насекомых. Он кодирует белок, известный как активатор транскрипции, который управляет экспрессией других генов, связываясь с ДНК и некоторыми белками, участвующими в транскрипции. Но ген Oxitec, известный как tTAV (вариант активатора транскрипции, репрессируемый тетрациклином), предназначен для управления экспрессией еще большего количества tTAV в том, что становится фатальной петлей обратной связи.

Как процесс убивает комаров, не совсем понятно; Избыток белка tTAV может связать механизм производства белка в клетке. «Это в основном вызывает генетический хаос, и организм умирает», - говорит Эл Хэндлер, генетик насекомых из Министерства сельского хозяйства США в Гейнсвилле, штат Флорида.

Комары Oxitec, несущие летальный ген, растут, питаясь тетрациклином, антибиотиком, который блокирует активность tTAV и поддерживает их жизнь. Самцов, которые не кусают людей, выпускают в городах и поселках, где они спариваются с дикими самками. Их потомство быстро накапливает смертельный белок, и подавляющее большинство умирает до созревания.

Альфей сосредоточился на A. aegypti отчасти потому, что он является основным переносчиком лихорадки денге, главной глобальной проблемы здравоохранения. Малярия, хотя и является большим бременем, переносится несколькими видами Anopheles, что затрудняет генетический контроль. Aedes также легче вытащить, он существует при низкой плотности населения, которую, казалось, легче вырубить, и, по сравнению с другими комарами, его сложнее контролировать с помощью таких мер, как сетки для кроватей, говорит Алфей.

Выбор Aedes также имел смысл для бизнеса. Он распространен в странах со средним уровнем дохода, таких как Бразилия, которые потенциально могут позволить себе оценивать и регулировать новый продукт - и, в конечном итоге, покупать его. В 2002 году Alphey создала компанию, поддерживаемую частными венчурными компаниями и Оксфордом. В прошлом году американская компания по производству синтетической биологии Intrexon Corporation купила Oxitec за 160 миллионов долларов.

Oxitec собрала научные доказательства - и экономическое обоснование - с помощью полевых испытаний в странах, где регулирующие органы были дружественны к экспериментальным релизам. Первое, на Каймановых островах в 2009 году, было в значительной степени неизвестно миру, пока Oxitec не поделился результатами, и это вызвало критику в отношении того, что компания бросила ГМ-организм в поле без надлежащего обращения к общественности. Но результаты были обнадеживающими: Oxitec сообщил о примерно 96% сокращении популяции комаров в крошечной зоне выброса на 0, 16 квадратных километра.

Oxitec также проводил полевые испытания в Панаме и Малайзии и укоренился в Бразилии благодаря академическому сотрудничеству с Университетом Сан-Паулу и некоммерческим исследовательским центром Moscamed. В период с 2011 по 2013 год группа выпустила комаров Oxitec в трех кварталах северо-восточного штата Баия. Он сообщил о сокращении населения как минимум на 90% во всех трех.

Исправление комаров для борьбы с болезнями

Комары, выращиваемые в лабораторных условиях, которые испытывают в Бразилии Oxitec и Eliminate Dengue, предназначены для того, чтобы иметь невидимых потомков или блокировать патогенные микроорганизмы.

К. Сатлифф / Наука

Но сотрудничество было непростым. Oxitec предоставил комаров и свою экспертизу, но финансирование выпусков и сбор данных осуществлялось главным образом из Баии, и сотрудники столкнулись с тем, насколько компания должна участвовать в исследовании. Независимая оценка продукта была бы более ценной, говорит Маргарет Капурро, Университет Сан-Паулу, Сан-Паулу, биохимик, который был со-руководителем проекта. «Мы боролись в течение года, потому что они хотели быть первыми и последними авторами». Эндрю МакКемей, глава подразделения Oxitec в Абингдоне, Великобритания, говорит, что ученые компании были по праву включены в документы, которые они помогли создать.

Результаты Bahia помогли Oxitec получить одобрение Национальной технической комиссии Бразилии по биобезопасности для коммерческого выпуска комаров. Они также произвели впечатление на Педро Мелло, министра здравоохранения Пирасикабы. Из офиса Мелло на восьмом этаже муниципального здания открывается вид на процветающий центр города с красными черепичными крышами и новым рекламным щитом Oxitec: «Дружелюбные комары прибывают в центральный район Пирасикаба». Когда он объясняет проект, Мелло набрасывает цифры на бумаге для принтера и подчеркивает его точки подчеркиванием, а затем поспешно сминает листы.

Это не академическое сотрудничество; Отдел Мелло инвестирует в потенциальное решение городской проблемы с комарами. Поскольку у Oxitec пока нет разрешения рынка от Национального агентства по надзору за здоровьем Бразилии, городские платежи классифицируются как «вклад» в проект. Релизы начались в CECAP в прошлом году и в настоящее время расширяются до 10 кварталов в центре города, охватывающих 12 км 2 с почти 60 000 жителей.

Чтобы сделать это возможным, Oxitec создает новый завод в непосредственной близости от города, где он рассчитывает производить около 30 миллионов комаров в неделю этой осенью, а затем увеличить его до 60 миллионов, что в 30 раз превышает текущее производство на его предприятии в Кампинасе. Это гораздо больше, чем нужно Oxitec для Piracicaba, говорит Глен Слэйд, директор бразильского филиала компании в Кампинасе. Слейд говорит, что он находится в «продвинутых дискуссиях» с другими муниципалитетами.

Цель здесь - не убивать комаров. Это чтобы люди не заразились и не заболели и не умерли.

Томас Скотт, эпидемиолог и эколог насекомых, Университет Калифорнии, Дэвис

Если комары Окситека совершают самоубийственную миссию, то Ликвидация Денге - это миссионеры, предназначенные не для уничтожения диких популяций комаров, а для их трансформации. Дождливым утром в фавеле Niterói в Jurujuba исследовательская группа разбросала по склонам рыхлого бетона, чтобы пополнить контейнеры для выпуска яиц, которые около 130 домохозяйств согласились принять. Белые пластиковые баки спрятаны как огромные пасхальные яйца - под лестничными клетками, за порогами, в нише за грудой фанеры и старых велосипедных деталей.

Взрослые, сбегающие из ванн, несут Wolbachia, который, как считается, встречается в природе примерно у 60% всех видов насекомых. Только в 2005 году исследователи уговорили бактерию поселиться в A. aegypti. Затем соучредитель Eliminate Dengue, медицинский энтомолог Скотт О'Нил из Университета Монаш в Мельбурне, Австралия, обнаружил, что инфицированные Wolbachia комары, питавшиеся кровью с денге или чикунгунья, с гораздо меньшей вероятностью давали положительный результат на вирус (и передавали это) чем контролирует. Ранее в этом году исследователи из Фонда Освальдо Круса (Fiocruz), национального института общественного здравоохранения, который сотрудничает с Eliminate Dengue в Бразилии, сообщили о похожих результатах с Zika.

Исследователи подозревают, что паразит конкурирует с вирусом за ограниченные ресурсы внутри клеток москита; Wolbachia может также активировать иммунную систему своего хозяина, помогая ему бороться с последующими инфекциями. Поскольку Wolbachia передается потомству только через яйца, для ее распространения требуется высвобождение самок, которые могут укусить. Но из-за бактерии женщины не представляют риска передачи, говорит О'Нил.

Elifyate Dengue выпустил комаров в более чем 40 районах Австралии, Вьетнама, Индонезии, Колумбии и Бразилии, финансируемых в основном за счет грантов Фонда Билла и Мелинды Гейтс. Исследования показали, что паразит может распространяться до точки «фиксации» в течение 10–20 недель и оставаться в популяции не менее 5 лет. Цель «Устранить Денгу» - внести постоянные изменения в популяцию комаров и двигаться дальше - ключевое отличие от решения Oxitec, которое должно применяться год за годом, чтобы население не восстановилось. Но оба подхода имеют только локальные последствия; Вольбахия не распространяется далеко за пределы области, где она развязана.

Бразилия - одна из нескольких стран, где Eliminate Dengue тестирует увеличение выпуска в городских районах. Это представляет неожиданные проблемы. Через несколько недель после выхода первого релиза у Fiocruz Luciano Moreira наблюдалось снижение доли комаров, зараженных Wolbachia . Оказалось, что лабораторный штамм, который никогда не подвергался воздействию инсектицидов, был настолько менее устойчив к ним, чем дикие комары, что он не мог конкурировать в области интенсивного распыления. Команда провела 3 месяца, пересекая лабораторных комаров с дикими, фактически усиливая их сопротивление, пока они не подобрались к сердечным туземцам.

Еще одно осложнение: в некоторых районах, где могут появиться будущие выбросы, преобладает торговля наркотиками. Посещение одного из них в Niter i чувствовало себя «как что-то из фантастического фильма», говорит О'Нил. «Мы должны были опустить наши окна, чтобы люди могли видеть нас в машине, когда мы въехали. Там была лошадь с большой раной на боку, которая использовалась для транспортировки и пулевых отверстий во всех стенах на уровне земли»., " он говорит. «Если мы сможем успешно развернуть [проект] там, я думаю, мы сможем развернуть его практически в любой точке мира».

Техники отделяют самцов от самок личинок комаров на производственном объекте Oxitec в Бразилии. © Пауло Фрейдман

Возникающий вопрос для обоих проектов прост: действительно ли эти борющиеся с болезнями комары действительно уменьшают заболевание? «Цель здесь не в том, чтобы убивать комаров. Это для того, чтобы люди не заразились, не заболели и не умерли», - говорит Томас Скотт, эпидемиолог и эколог насекомых в Калифорнийском университете в Дэвисе. Пока что нет доказательств того, что любой из этих подходов делает это. Скотт говорит, что интуитивно понятно, что меньшее количество инфекционных комаров означает меньшее количество инфекций, но лишь нескольких A. aegypti может быть достаточно для передачи заболевания через восприимчивую популяцию.

В июле Oxitec опубликовал данные, свидетельствующие о том, что количество случаев денге в CECAP снизилось на 91% по сравнению с предыдущим годом - со 133 до 12. В остальных муниципалитетах наблюдалось снижение только на 52%. Но Скотт отмечает, что вспышки денге носят эпизодический характер: «В одном городе может быть эпидемия, а в соседнем не может быть никакой передачи инфекции, и в следующем году ее можно перевернуть».

Последнее слово об эффективности пришло бы из испытаний, которые контролируют заболеваемость у жителей районов, рандомизированных для получения комаров или контроля. Эти две группы по своей природе негерметичны, потому что люди мобильны; это означает, что такие исследования должны быть большими и дорогостоящими, чтобы иметь смысл. В марте рабочая группа Всемирной организации здравоохранения под председательством Скотта сочла стратегии Oxitec и Elify Dengue достойными «тщательно спланированной пилотной разработки», но призвала к крупным эпидемиологическим исследованиям.

Ликвидация Денге уже проводится исследование эффективности в Джокьякарте, Индонезия, которое будет отслеживать заболеваемость в 24 областях около 14 500 человек в каждой, половина из которых получит комаров Wolbachia . Сеть клиник по всему городу постоянно тестируется на денге в течение 2 лет. Еще большее исследование планируется во Вьетнаме. Тем временем Oxitec привлекает независимых экспертов для разработки испытания, которое предварительно намечено на 2018 год.

В долгосрочной перспективе оба вида модифицированных комаров могут потерять свою остроту, потому что эволюционное давление может выбрать устойчивость либо к смертельному гену Oxitec, либо к силам Wolbachia, борющимся с вирусами.

Все, что вы делаете в государственном секторе, сопряжено с риском. Но я все еще думаю, что самый большой риск - позволить людям умереть, не давая им никаких альтернатив.

Педро Мелло, министр здравоохранения Пирасикабы

Даже если какой-либо из видов комаров или оба - окажется успешным, проблема стоимости все равно остается. По словам Фреда Гулда, генетика насекомых из Университета штата Северная Каролина в Роли, не каждая община в Бразилии, вероятно, сможет позволить себе комаров, что вызывает новые вопросы. «Существует целый вопрос справедливости: кто получает эти комары, а кто нет? Кто получает Зика, а кто нет?»

На заводе в Фиокрусе производится около 40 000 инфицированных Вольбахией комаров в неделю, чтобы поставлять примерно 300 контейнеров для выпуска, но мощность нового завода будет составлять около 12 миллионов в неделю. Ликвидация Dengue не смогла дать оценку текущих затрат в Бразилии, но стремится снизить их до 1 доллара на человека или меньше.

Комары Oxitec в настоящее время стоят дороже. Расширение Пирасикаба обойдется городу примерно в 1, 1 млн. Долл. США за 2 года - около 10 долл. США на человека в обработанной зоне, из которых примерно половина будет выделена из существующего бюджета по борьбе с комарами. Сам Окситек платит даже больше, говорит Слэйд, но пока рано говорить, сколько будут стоить комары, если их разводить в гораздо больших масштабах. «Только когда вы закатываете рукава и строите фабрику, вы знаете, каковы ваши затраты».

План Oxitec по продаже комаров до того, как эпидемиологические доказательства окажутся в затруднительном положении некоторых ученых. «Они хорошие продавцы - это главное», - говорит популяционный генетик Джеффри Пауэлл из Йельского университета. «Они выходят на улицу и разговаривают с людьми в разных странах, говоря:« У нас есть эта волшебная пуля ».« И необходимость в постоянных выбросах комаров является серьезным экономическим недостатком », добавляет молекулярный энтомолог Марсело Джейкобс-Лорена из Университета Джонса Хопкинса. в Балтиморе, штат Мэриленд. «Это предложение навсегда», - говорит он. «Это может быть хорошо для компании, но, возможно, не так хорошо для общих усилий по контролю».

Для Слейда резкое сокращение населения уже показывает, что подход Oxitec работает намного лучше, чем пестициды, которые также являются «навсегда предложением». «Лично я не согласен с тем, что без [эпидемиологического исследования] у нас нет доказательств того, что это лучший инструмент», - говорит он.

Члены сообщества наблюдают за комарами, инфицированными Wolbachia, в бразильской лаборатории Elignate Dengue. Петр Ильичев / Fiocruz

Со временем появятся другие альтернативы. В лаборатории Сан-Паулу Маргарет Капурро личинки от новых трансгенных штаммов выстилают полки. Она, как и горстка других исследователей, делает ставку на так называемые генные побуждения, которые смещают наследование определенного гена, чтобы быстро и необратимо распространить его среди населения. Капурро работает над геном, позволяющим клеткам комаров распознавать фермент, вырабатываемый вирусом денге, и испускать сигнал самоуничтожения.

Такие стратегии могут быть труднее получить одобрение, потому что они сделают целую дикую популяцию трансгенной. По словам энтомолога Зака ​​Адельмана из Техасского университета A & M, колледж Station, трансгенные самцы Oxitec и их потомство умирают в течение нескольких дней, что в значительной степени способствовало успокоению GM.

В конечном счете, Адельман и Капурро предвидят время, когда отделы общественного здравоохранения смогут приобрести штамм борющегося с болезнями комара, который имеет для них наибольшее значение. Некоторые могут хотеть недорогой вариант, который не требует неопределенных выпусков, например, в то время как жителям в некоторых областях может быть неудобно кусать женщин. Кто-то может захотеть объединить подходы - сбить популяцию, прежде чем вводить новый ген. «У вас будет рынок, а не одна игра в городе», - говорит Адельман.

Пирасикаба не хочет ждать этого рынка или даже более убедительных доказательств того, что комары Oxitec работают. Мелло говорит, что быть первым городом в Бразилии, который заплатил за экспериментального борющегося с болезнями комара, было расчетным риском. «Все, что вы делаете в государственном секторе, сопряжено с риском», - говорит он. «Но я все еще думаю, что самый большой риск - позволить людям умереть, не давая им никаких альтернатив».

  • Альтернативный текст

    Связанная статья

    После 40 лет самое важное оружие против комаров может быть неэффективным. Как мы его заменим?

  • Связанная статья

    Этот ученый - лучший убийца комаров