Бразилія випустить мільярди лабораторних комарів для боротьби з інфекційними захворюваннями. Чи буде це працювати?

Бразилія випустить мільярди лабораторних комарів для боротьби з інфекційними захворюваннями. Чи буде це працювати?

Автор Келлі СервікОкт. 13, 2016, 9:00

BRAZIL Кожну суботу вранці Марія до Кармо Тунуссі ходить від дверей до дверей, просячи своїх сусідів очищати їхні будинки та двори для вазонів, відра, засмічених жолобів. Все, що могло б збирати воду та пропонувати комарам місце для розмноження. Протягом 17 років Тунуссі був агентом охорони здоров'я в місцевій клініці в СЕКАП / Ельдорадо, окрузі з близько 5000 чоловік у маленькому місті Піракікаба, за 2 години на північний захід від S o Paulo, Бразилія. Вона бачила багато сплеску вірусу денге, перенесеної комарами, що викликає лихоманку, нудоту та мучні болі в суглобах. Завдання часом відчуває себе марним. "Ви видаляєте місце розмноження одного дня, а наступного дня - знову", - каже вона. "Він ніколи не закінчується."

У квітні минулого року CECAP став першим мікрорайоном у Піракікабі, який спробував щось нове - це інструмент для боротьби з комарами, який, як вважає Тунуссі, не лише загрожував денге, але й утримував від вірусу Зіка. Цей інструмент являє собою OX513A штаму трансгенних комарів Aedes aegypti, призначених для зменшення популяції, передаючи летальний ген своєму потомству.

У Флориді запланований випуск Oxitec, компанії, що стоїть за комахами, загрожує опору громадськості. Але тут, у Піракікабі, мало хто з жителів, здається, кидає око на маленькі хмари комарів, що пропливають у вікно фургона Oxitec на своєму повільному ранковому маршруті.

Це може бути тому, що денге тут так поширене. У Бразилії минулого року вірус захворів близько мільйона і половини людей, а в Піракікабі - понад 1600 людей у ​​період з липня 2015 року по липень 2016 року. Паніка щодо поширення вірусу Зіка лише посилила інтерес до рішень поза пестицидами, які не всі що ефективно проти A. aegypti та видалення місця розмноження, яке, незважаючи на зусилля Тунуссі, важко підтримувати рік за роком. Тож не дивно, що через 7 років після випуску першого в світі генетично модифікованого (GM) комара Oxitec обрав Бразилію як місце великого масштабу. Він переходить від маломасштабних пілотних проектів, як, наприклад, у CE CAP, до планових випусків, що охоплюють десятки тисяч людей.

Дійсно, Бразилія стає провідним майданчиком для індивідуальних комарів. Приблизно за 600 кілометрів на схід, у прибережних містах Нітерої та Ріо-де-Жанейро, на крилі знаходиться ще одна лабораторія штаму комарів. Виведена неприбутковою організацією «Eliminate Dengue», ця заражена бактерією Wolbachia pipientis, яка захищає її від зараження денге, Zika та третім вірусом, який називається chikungunya.

Більшість вчених впевнені, що обидва штами комарів безпечні для людини та навколишнього середовища. Але два проекти кардинально відрізняються як за науковим підходом, так і за моделями фінансування. Чи можна насправді знизити частоту хвороб, котрі переносяться комарами, залишається відкритим питанням. І якщо будь-яка виявиться ефективною, перед Бразилією та багатьма іншими країнами, що розвиваються, постане ще одне питання: чи має купівля та випускання мільярдів комарів економічний сенс?

Генетично модифіковані личинки комарів у бразильській лабораторії Oxitec. Пауло Фрідман

Бразильська штаб-квартира Oxitec, в індустріальному місті Кампінас, смердить мокрою рибною їжею, яка використовується для живлення личинок комарів. Тут компанія може виводити близько 4 мільйонів комарів на тиждень протягом їх життєвих циклів: від попелястого порошку яєць до вихрових сірих ниток личинок, потім щільних чорних лялечок розміром з рисових зерен і, нарешті, літаючих дорослих, що підстрибують у пластику діжки розміром з контейнери для вивезення.

Це приблизно 200-е покоління нащадків від одного комара, створеного 14 років тому в лабораторії Оксфордського університету у Великобританії, де генетик Люк Алфі та його команда вставили новий ген у ембріони комах. Він кодує білок, відомий як активатор транскрипції, який рухає експресію інших генів шляхом зв'язування з ДНК та певними білками, що беруть участь у транскрипції. Але ген, який використовує Oxitec, відомий як tTAV ( варіант тетрацикліну-репресивного транскрипційного активатора) призначений для стимулювання експресії ще більше tTAV у тому, що стає фатальним циклом зворотного зв'язку.

Як процес вбиває комарів, не зовсім зрозуміло; надлишок білка tTAV може зв’язати механізми виробництва білка клітини. "Це в основному викликає генетичну хаос, і організм гине", - говорить Аль Хендлер, генетик комах з Міністерства сільського господарства США в Гейнсвіллі, штат Флорида.

Комари Oxitec, що несуть смертельний ген, виростають, харчуючись тетрацикліном, антибіотиком, який блокує активність tTAV і підтримує їх в живих. Самців, які не кусають людей, випускають у міста та міста, де вони спарюються з дикими самками. Їх потомство швидко накопичує смертельний білок, і переважна більшість гине до дозрівання.

Алфі зосередився на A. aegypti частково тому, що це головний передавач денге, головна глобальна проблема охорони здоров'я. Малярія, хоча і є більшим тягарем, несе численні види анофелів, що ускладнює генетичний контроль. Едес також легше задніх, існує при низькій щільності популяції, яку здавалося легше знищити, і, порівняно з іншими комарами, важче контролювати такі заходи, як сітки для ліжок, говорить Алфі.

Вибір Едеса також мав діловий сенс. Він поширений у країнах із середнім рівнем доходу, таких як Бразилія, які потенційно можуть дозволити собі оцінити та регулювати новий продукт. І, врешті-решт, придбати його. Альфі випустив компанію в 2002 році, підтримуючи приватні фірми венчурного капіталу та Оксфорд. Минулого року американська корпорація синтетичної біології Бегемот Intrexon придбала Oxitec за 160 мільйонів доларів.

Oxitec розробив наукові докази, а також діловий випадок через польові випробування в країнах, де регулятори були дружніми до експериментальних релізів. Перший, на Кайманових островах у 2009 році, був значною мірою невідомим світові, поки Oxitec не поділився результатами, і це викликало критику щодо того, що компанія кинула ГМ-організм у поле без належних консультацій з громадськістю. Але результати були обнадійливими: Oxitec повідомив приблизно про 96% зменшення популяції комарів у крихітному районі виходу 0, 16 квадратних кілометрів.

Oxitec також робив польові випробування в Панамі та Малайзії, і це пустило коріння в Бразилії завдяки академічній співпраці з університетом S o Paulo та некомерційним науково-дослідним центром Moscamed. У період з 2011 по 2013 рік команда випустила комарів Oxitec в трьох районах північно-східного штату Баїя. Він повідомив про щонайменше на 90% скорочення чисельності населення у всіх трьох.

Закріплення комарів для боротьби з хворобою

Лабораторні комарі, які випробовуються в Бразилії Oxitec та Eliminate Dengue, розроблені таким чином, щоб мати невідчутне потомство або блокувати збудників хвороб.

К. Сатліфф / Наук

Але співпраця була скелястою. Oxitec забезпечив комарів та його досвід, але фінансування випусків та збору даних надійшло насамперед від Bahia, і співробітники вступили в сутички щодо того, наскільки компанія повинна брати участь у дослідженнях. Незалежна оцінка продукту була б більш цінною, каже Маргарет Капурро, університет S o Paulo, біохімік, який керував проектом. "Ми [боролися] рік, тому що вони хотіли бути першими та останніми авторами". Ендрю Маккемей, керівник відділу польових операцій Oxitec в Абінгдоні, Великобританія, каже, що вчені компанії були справедливо включені до робіт, які вони допомагали виробляти.

Результати Bahia допомогли Oxitec отримати схвалення Національної технічної комісії з питань біобезпеки Бразилії випускати комарів на продаж. Вони також вразили Педро Мелло, секретаря охорони здоров’я Піракікаби. Офіс Мелло, що знаходиться на восьмому поверсі муніципальної будівлі, виходить на процвітаючу в центрі міста червону черепичну дах та новий рекламний щит Oxitec: "В центральний район Піракікаби приїжджають доброзичливі комарі". Коли він пояснює проект, Мелло викреслює фігури на папері принтера і обводить його точки підкресленнями, а потім поспіхом обсипає аркуші.

Це не академічна співпраця; Департамент Мелло вкладає кошти в потенційне рішення проблеми комарів у місті. Оскільки Oxitec ще не має дозволу на ринок з боку Національного агентства з нагляду за здоров'ям Бразилії, виплати міста класифікуються як "внесок" у проект. Випуски розпочалися в CECAP минулого року і тепер розширюються до 10 кварталів міста, охоплюючи 12 км 2 з майже 60 000 жителів.

Щоб зробити це можливим, Oxitec створює нове спорудження за межами міста, де до цієї осені він сподівається випустити близько 30 мільйонів комарів на тиждень, а потім до 60 мільйонів - у 30 разів більше від поточного виробництва на його майданчику в Кампінасах. Це далеко не те, що Oxitec потрібно для Piracicaba, каже Глен Слейд, директор бразильського дочірнього підприємства компанії в Кампінасах. Слейд каже, що він перебуває у "передових дискусіях" з іншими муніципалітетами.

Мета тут - не вбивати комарів. Це не дозволяти людям заражатися, хворіти і гинути.

Томас Скотт, епідеміолог та еколог комах, Каліфорнійський університет, Девіс

Якщо комари Окситека перебувають на самогубстві, місії з ліквідації денге - це місіонери, розроблені не для того, щоб знищити популяції диких комарів, а перетворити їх. Вранча уранці у фавелі Нітерої з Юруджуби дослідницька група розповсюджується по схилах руйнується бетону, щоб відновити ємності для випуску яєць, в яких близько 130 домогосподарств тут погодилися влаштувати. Білі пластикові діжки сховані, як негабаритні писанки - під сходовими дверцятами, біля порогів, в ніші за купою фанери та старих частин велосипеда.

Дорослі особи, які рятуються від діжки, переносять Вольбахію - паразита, який, як вважається, зустрічається природним шляхом приблизно у 60% усіх видів комах. Лише у 2005 р. Дослідники розмножили бактерію для проживання в A. aegypti. Тоді співзасновник Eliminate Dengue, медичний ентомолог Скот О'Нілл з Університету Монаша в Мельбурні, Австралія, виявив, що інфіковані комарами Вулбахії, що харчуються кров’ю, спаєною денгею чи чікунгуньєю, набагато рідше перевіряють позитивність на вірус (і передають це), ніж управління. На початку цього року дослідники з Фонду Освальдо Крус (Fiocruz), національного інституту охорони здоров'я, який співпрацює з ліквідацією денге в Бразилії, повідомили про подібні результати з Zika.

Дослідники підозрюють, що паразит конкурує з вірусом за обмежені ресурси всередині клітин комарів; Вольбахія може також активувати імунну систему свого господаря, допомагаючи боротися з подальшими інфекціями. Оскільки Вольбахія передається потомству лише через яйця, для її поширення необхідне звільнення самок, які можуть вкусити. Але через бактерію жінки не несуть ніякого ризику передачі, говорить О'Нілл.

Усунення Денге випустило комарів у понад 40 областях Австралії, В'єтнаму, Індонезії, Колумбії та Бразилії, які в основному фінансуються грантами Фонду Білла і Мелінда Гейтс. Дослідження показали, що паразит може поширюватися до точки «фіксації» протягом 10–20 тижнів і залишатися в популяції щонайменше 5 років. Ліквідація Денге має на меті змінити постійну зміну чисельності комарів і продовжувати - ключова відмінність від рішення Oxitec, яке потрібно застосовувати рік за роком, щоб населення не відскочило. Але обидва підходи мають лише локальний вплив; Вольбахія не поширюється далеко за межі району, де його розв'язали.

Бразилія - ​​одна з декількох країн, де Eliminate Dengue випробовує масштаби випусків у міських районах. Це поставило несподівані виклики. Через кілька тижнів після першого випуску Лучано Морейра у Fiocruz побачив зниження відсотка комах, заражених Вульбахією. Виявилося, що лабораторний штам, який ніколи не потрапляв до інсектицидів, був настільки менш стійкий до них, ніж дикі комарі, що він не міг конкурувати у сильно розпорошеній зоні випуску. Команда провела 3 місяці, схрещуючи лабораторних комарів з дикими особами, фактично піднімаючи опір, але поки вони не відповідали сердечним тубільцям.

Ще одне ускладнення: у деяких районах, де можуть бути майбутні випуски, переважає торгівля наркотиками. Відвідавши одну з них у Niter i, відчував себе «як щось із науково-фантастичного фільму», - каже О'Нілл. "Нам довелося звалити вікна, щоб люди могли бачити нас у машині, коли ми заїжджали. Був кінь з великим поперечиною вниз по боці, який використовувався для транспортування та отворів від куль у всіх стінах на рівні землі., " він каже. "Якщо нам вдасться успішно розгорнути [проект] там, я думаю, що ми можемо розгорнути його майже в будь-якій точці світу".

Техніки відокремлюють чоловіка від личинок самки комарів у бразильському виробничому приміщенні Oxitec. © Пауло Фрейдман

Питання обох проектів є простим: чи справді ці комари, що борються з хворобою, зменшують захворювання? "Мета тут - не вбивати комарів. Це не допустити зараження людей, хворіти та вмирати", - каже Томас Скотт, епідеміолог та еколог комах з Каліфорнійського університету, Девіс. Поки немає доказів того, що будь-який підхід робить це. Може здатися інтуїтивно зрозумілим, що менше інфекційних комарів означає менше зараження, але всього декількох A. aegypti може бути достатньо для передачі захворювання через сприйнятливу популяцію, говорить Скотт.

У липні Oxitec опублікував номери, що свідчать про те, що випадки денге в CECAP зменшилися на 91% порівняно з попереднім роком зі 133 до 12. Решта муніципалітету зменшилася лише на 52%. Але Скотт зазначає, що спалахи денги є епізодичними: "Ви можете мати епідемію в одному місті і жодної передачі не в одному сусідньому будинку, а в наступному році це можна перевернути".

Останнє слово щодо ефективності було б випробуваннями, які відслідковують захворювання в жителях мікрорайонів, рандомізованих для отримання комарів або дії в якості контролю. Ці дві групи за своєю суттю протікають, оскільки люди рухливі; це означає, що такі дослідження повинні бути масштабними і дорогими, щоб бути значущими. У березні робоча група Всесвітньої організації охорони здоров’я під головуванням Скотта визнала як стратегію Oxitec, так і усунення денге, гідну "ретельно спланованої експериментальної розробки", але закликала до проведення великих епідеміологічних досліджень.

У ліквідації денге вже проводиться дослідження ефективності в Джокьякарта, Індонезія, яке дозволить відстежувати показники захворювань у 24 областях по близько 14 500 чоловік у кожній, половина з яких отримає комарів Вольбахії . Мережа клінік по всьому місту постійно проходить тестування на денге протягом 2 років. У В’єтнамі планується ще більше дослідження. Тим часом Oxitec залучає незалежних експертів для розробки пробного плану на 2018 рік.

В довгостроковій перспективі обидва види модифікованих комарів можуть втратити свої переваги, оскільки еволюційний тиск може вибирати для стійкості або летальний ген Oxitec, або сили боротьби з вірусами Вольбахії.

Все, що ви робите в державному секторі, має ризики. Але я все ж думаю, що найбільший ризик - це дозволити людям померти, не даючи їм ніяких альтернатив.

Педро Мелло, секретар охорони здоров’я Піракікаби

Навіть якщо будь-який тип комара - або з обома видами - це успіх, все одно питання вартості. Не кожна громада Бразилії, швидше за все, зможе дозволити собі комарів, що викликає нові питання, - каже Фред Гулд, генетик-комах з Державного університету Північної Кароліни в Релі. "Є ціла тема справедливості: хто отримує цих комарів, а хто ні? Хто отримує Зіка, а хто ні?"

Завод "Фіокруз" виробляє близько 40 000 комах, заражених Вульбахією, щотижня, щоб поставити приблизно 300 контейнерів для випуску, але новий об'єкт матиме близько 12 мільйонів на тиждень. Ліквідація денге не змогла дати оцінку поточних витрат у Бразилії, але має на меті знизити їх до 1 долара на людину чи менше.

Комари Oxitec в даний час дорожчі. Розширення Piracicaba обійдеться місту приблизно в 1, 1 мільйона доларів США за 2 роки, серед яких близько 10 доларів на людину в оброблюваній зоні, приблизно половина з яких вийде з існуючого бюджету на боротьбу з комарами. Сам Oxitec платить навіть більше за це, каже Слейд, але говорити, скільки коштуватимуть комарі, якщо їх вирощувати в набагато більших масштабах, зарано. "Лише коли ви засуваєте рукави і будуєте фабрику, ви знаєте, які ваші витрати".

План Oxitec продати комарів до епідеміологічних доказів викликає неприємності деяких вчених. "Вони хороші продавці. Це суть", - каже генетик популяції Джефрі Пауелл з Єльського університету. "Вони виходять і розмовляють з людьми в різних країнах, кажучи:" У нас ця чарівна куля "." І потреба в постійних викидах комарів є серйозним економічним недоліком ", - додає молекулярний ентомолог Марсело Джейкобс-Лорена з університету Джона Хопкінса в Балтіморі, штат Меріленд. "Це вічна пропозиція", - каже він. "Це може бути добре для компанії, але, можливо, не так добре для загальних зусиль з контролю".

Для Слейда драматичне скорочення населення вже показує, що підхід Oxitec працює набагато краще, ніж пестициди, які також є "навічною пропозицією". "Я особисто не приймаю, що без [епідеміологічного дослідження] у нас немає доказів того, що це найкращий інструмент", - говорить він.

Члени громади спостерігають за зараженими комарами Wolbachia в бразильській лабораторії Eliminate Dengue. Петро Ілчічєв / Фіокруз

Врешті-решт вилупляться інші альтернативи. У лабораторії Сан-Паулу Маргарет Капурро личинки нових трансгенних штамів виходять на полиці. Вона, як жменька інших дослідників, робить ставку на так звані генетичні приводи, які упереджують успадкування певного гена для швидкого та безповоротного поширення його популяції. Капурро працює над геном, що дозволяє клітинам комарів розпізнавати фермент, вироблений вірусом денге, і випускати сигнал саморуйнування.

Такі стратегії можуть бути складнішими для затвердження, оскільки вони зроблять цілу дику популяцію трансгенною. Трансгенні самці Oxitec та їхні нащадки гинуть протягом кількох днів, що пройшло довгий шлях до заспокоєння регуляторів GM-настороженості, каже ентомолог Зак Адельман з Техаського університету A&M, коледж станції.

Зрештою, Адельман та Капурро передбачають час, коли відділи охорони здоров’я можуть купувати штам проти комарів, що бореться із хворобою, який має для них найбільш сенс. Дехто може захотіти недорогий варіант, наприклад, не вимагає невизначених випусків, наприклад, тоді як мешканцям в деяких районах може бути незручно кусати жінок. Деякі можуть захотіти комбінувати підходи - збивати популяцію перед введенням нового гена. "У вас буде ринок, а не одна гра в місті", - каже Адельман.

Піракікаба не хоче чекати цього ринку - а то й більш чітких доказів того, що комарі Oxitec працюють. Мелло каже, що перше місто в Бразилії, яке заплатило за експериментального комара, що бореться із хворобою. "Все, що ви робите в державному секторі, має ризики", - говорить він. "Але я все ще думаю, що найбільший ризик - це дозволити людям померти, не даючи їм ніяких альтернатив".

  • Alt текст

    Пов'язана стаття

    Після 40 років найважливіша зброя проти комарів може вийти з ладу. Як ми його замінимо?

  • Пов'язана стаття

    Цей вчений є кінцевим вбивцею комарів