Бразилия ще пусне милиарди отглеждани в лаборатория комари за борба с инфекциозните заболявания. Ще работи ли?

Бразилия ще пусне милиарди отглеждани в лаборатория комари за борба с инфекциозните заболявания. Ще работи ли?

От Кели СервикОкт. 13, 2016, 9:00 ч

BRAZIL Всяка събота сутрин Мария до Кармо Тунуси отива от врата до врата, молейки съседите си да пречистят къщите и дворовете си за саксии, кофи, запушени улуци всичко, което би могло да събира вода и да предложи на комари място за размножаване. В продължение на 17 години Тунуси е здравен агент в местната клиника в CECAP / Eldorado, област от около 5000 души в малкия град Пирачикаба, на 2 часа северозападно от S o Paulo, Бразилия. Виждала е много скокове на вируса на денга, пренасян от комари, който причинява треска, гадене и агонизираща болка в ставите. Задачата понякога се чувства безполезна. „Премахваш сайта за размножаване един ден, а на следващия ден се връща“, казва тя. "Никога не свършва."

Миналия април CECAP стана първият квартал в Piracicaba, който опита нещо ново a средство за борба с комарите, за което Тунуси вярва, че не само е отменил денга, но и е предпазил вируса Zika от овладяване. Този инструмент е OX513A щам на трансгенни комари Aedes aegypti, предназначен да намали популацията чрез предаване на летален ген на тяхното потомство.

Във Флорида планираното освобождаване от Oxitec, компанията зад насекомите, е затънала в обществена съпротива. Но тук, в Пирачибаба, малко жители сякаш хвърлят око на малките облаци комари, които се разливат през прозореца на микробуса Oxitec по бавния си сутрешен маршрут.

Това може да е така, защото денгата е толкова често срещана тук. Вирусът заболи около милион и половина хора в Бразилия миналата година и над 1600 в Пирачикаба между юли 2015 г. и юли 2016 г. Паниката срещу разпространението на вируса Зика само засили интереса към решения извън пестицидите, които не са всички това е ефективно срещу A. aegypti и премахване на място за размножаване, което, въпреки усилията на Тунуси, е трудно да се поддържа година след година. Така че не е изненадващо, че 7 години след пускането на първия в света генетично модифициран (GM) комар Oxitec избра Бразилия за място на голяма мащабност. Той преминава от малки мащабни пилотни проекти като този в ОСП на CE към планираните издания, обхващащи десетки хиляди хора.

Всъщност Бразилия се превръща в доказателство за комарите. На около 600 километра на изток, в крайбрежните градове Нитерой и Рио де Жанейро, на крилото се намира друг лабораторен щам от комари. Развъден от нестопанска организация, наречена Eliminate Dengue, тази е заразена с бактерия, наречена Wolbachia pipientis, която я предпазва от инфекция с денга, Zika и трети вирус, наречен chikungunya.

Повечето учени са уверени, че и двата вида комари са безопасни за хората и околната среда. Но двата проекта са коренно различни както в научните си подходи, така и в моделите си на финансиране. Дали някой от тях действително може да намали честотата на заболяване, пренасяно от комари, все още е открит въпрос. И ако някоя се окаже ефективна, Бразилия и много други развиващи се страни ще се сблъскат с още един въпрос: Купуването и освобождаването на милиарди комари има ли икономически смисъл?

Генетично модифицирани ларви на комари в бразилската лаборатория на Oxitec. Пауло Фридман

Бразилската централа на Oxitec, в индустриалния град Кампинас, смърди от мократа храна за риба, използвана за хранене на ларви на комари. Тук компанията може да вкарва около 4 милиона комари седмично през жизнените им цикли: от прах от пепел от яйца до извиващи се сиви нишки от ларви, след това плътни черни какавиди с размерите на оризовите зърна и накрая, летящи възрастни, подскачащи наоколо в пластмаса вани с размерите на контейнерите за излитане.

Те са приблизително 200-то поколение потомци от един-единствен комар, създаден преди 14 години в лаборатория на Оксфордския университет в Обединеното кралство, където генетикът Лука Алфи и неговият екип вмъкват нов ген в ембрионите от насекоми. Той кодира протеин, известен като транскрипционен активатор, който управлява експресията на други гени чрез свързване с ДНК и някои протеини, участващи в транскрипцията. Но генът, който Oxitec използва, известен като tTAV (вариант на тетрациклин-репресивен транскрипционен активатор) е предназначен да стимулира експресията на още повече tTAV в това, което се превръща в фатален цикъл за обратна връзка.

Как процесът убива комарите не е напълно ясно; излишъкът от протеин tTAV може да свърже машината за производство на протеини в клетката. „Основно причинява генетичен хаос и организмът умира“, казва Ал Хендър, генетик за насекоми от Министерството на земеделието на САЩ в Гейнсвил, Флорида.

Комарите Oxitec, носещи леталния ген, растат, хранят се с тетрациклин, антибиотик, който блокира активността на tTAV и ги поддържа живи. Мъжете, които не хапят хора, се пускат в градове и градове, където се чифтосват с диви женски. Потомството им бързо натрупва леталния протеин и огромното мнозинство умира преди да узреят.

Алфи се съсредоточи върху A. aegypti отчасти, защото това е главният предавател на денга, основен глобален здравен проблем. Малярията, макар и по-голяма тежест, се носи от множество видове Anopheles, което затруднява генетичния контрол. Aedes също е по-лесен за заден ход, съществува при ниска плътност на популацията, която изглеждаше по-лесно да се съкрати и в сравнение с други комари е по-трудно да се контролира с мерки като мрежи за легло, казва Алфи.

Избирането на Aedes също имаше бизнес смисъл. Той е широко разпространен в страни със среден доход като Бразилия, които потенциално биха могли да си позволят да оценят и регулират новия продукт и накрая да го купят. Алфи стартира компания през 2002 г., подкрепена от частни дружества за рисков капитал и Оксфорд. Миналата година американската корпорация за синтетична биология Behemoth Intrexon закупи Oxitec за 160 милиона долара.

Oxitec е изградила научни доказателства и бизнес справка в полеви изпитвания в страни, в които регулаторите са били приятелски настроени към експерименталните издания. Първият, на Каймановите острови през 2009 г., беше до голяма степен непознат за света, докато Oxitec не сподели резултати и предизвика вълнения, че компанията е нахлула в организма GM организъм, без да се консултира правилно с обществеността. Но резултатите бяха обнадеждаващи: Oxitec отчете приблизително 96% намаление на популацията на комари в малката зона на освобождаване от 0, 16 квадратни километра.

Oxitec също направи теренни тестове в Панама и Малайзия и той пусна корени в Бразилия чрез академично сътрудничество с университета в S o Paulo и с нестопанска изследователска база Moscamed. Между 2011 и 2013 г. екипът пусна комари Oxitec в три квартала в североизточния щат Баия. Той отчита най-малко 90% намаление на населението и в трите.

Фиксиране на комарите за борба с болестите

Лабораторно отглежданите комари, които се тестват в Бразилия от Oxitec и Eliminate Dengue, са проектирани да имат незавидно потомство или да блокират патогени.

К. Сатлиф / Наука

Но сътрудничеството беше скално. Oxitec предостави на комарите и експертния си опит, но финансирането за издания и събирането на данни идва основно от Bahia и сътрудници се сблъскаха за това как трябва да участва компанията в изследванията. Независимата оценка на продукта би била по-ценна, казва Маргарет Капуро, университет в S o Paulo, S o Paulo, биохимик, който ръководи проекта. "Ние се борихме една година, защото те искаха да бъдат първи и последни автори." Андрю Маккемей, ръководител на полевите операции на Oxitec в Абингдън, Обединеното кралство, казва, че учените от компанията с право са били включени в документите, които са помогнали за производството.

Резултатите от Bahia помогнаха на Oxitec да спечели одобрение от Националната техническа комисия по биологична сигурност на Бразилия за пускане на пазара на комари в търговска мрежа. Те впечатлиха и Педро Мело, здравен секретар на Пирачибаба. Кабинетът на Мело, на осмия етаж на общинска сграда, гледа към просперираща в центъра зона на червени керемидени покриви и нов билборд Oxitec: "Приветливите комари пристигат в централния квартал Пирачибаба." Докато той обяснява проекта, Мело изписва фигури върху хартия на принтера и пресича точките си с подчертаване, след което набързо смазва листовете.

Това не е академично сътрудничество; Отделът на Мело инвестира в потенциално решение на проблема с комарите в града. Тъй като Oxitec все още няма разрешение за пазара от Националната агенция за наблюдение на здравето в Бразилия, плащанията в града се класифицират като "принос" към проекта. Изданията започнаха в CECAP миналата година и сега се разширяват до 10 квартали в центъра, обхващайки 12 km 2 с близо 60 000 жители.

За да стане това възможно, Oxitec създава ново съоръжение непосредствено извън града, където се надява да произвежда около 30 милиона комари седмично до тази есен, а след това мащабира до 60 милиона - 30 пъти повече от сегашното производство на мястото си в Campinas. Това е много повече от необходимото на Oxitec за Piracicaba, казва Глен Слейд, директор на бразилското дъщерно дружество на компанията в Кампинас. Слейд казва, че е в "напреднали дискусии" с други общини.

Целта тук не е да убивате комари. Това е да се предпази хората да се заразят, да се разболеят и да умрат.

Томас Скот, епидемиолог и еколог от насекоми, Калифорнийския университет, Дейвис

Ако комарите на Oxitec са на самоубийствена мисия, Eliminate Dengue са мисионери, създадени да не унищожават дивите популации от комари, а да ги трансформират. В една лъскава сутрин в фавелата на Нитерой в Юрубаба, изследователският екип се разпростира през склонове на рушащ се бетон, за да възстанови контейнерите за освобождаване на яйца, които около 130 домакинства тук са се съгласили да бъдат домакини. Белите пластмасови вани са скрити като огромни великденски яйца - под стълбища, до прага, в ниша зад купчина шперплат и стари части за велосипеди.

Възрастните, които избягат от ваните, пренасят Wolbachia - паразит, за който се смята, че се среща естествено в около 60% от всички видове насекоми. Едва през 2005 г. изследователите коаксираха бактерията, за да пребивават в A. aegypti. Тогава съоснователят на Eliminate Dengue, медицински ентомолог Скот О'Нийл от университета Monash в Мелбърн, Австралия, откри, че заразените от Wolbachia комари, хранени с кръв, шипнали с денга или chikungunya, са много по-малко склонни да тестват положително за вируса (и да предават то), отколкото контроли. По-рано тази година изследователи от Фондация Освалдо Крус (Fiocruz), националния институт за обществено здраве, който си сътрудничи с Eliminate Dengue в Бразилия, отчитат подобни резултати с Zika.

Изследователите подозират, че паразитът се конкурира с вируса за ограничени ресурси вътре в клетките на комарите; Wolbachia може също да активира имунната система на своя гостоприемник, като му помага да се бори с последващи инфекции. Тъй като Wolbachia се предава на потомство само чрез яйца, разпространението му изисква освобождаване на женски, които могат да ухапят. Но поради бактерията женските не представляват риск за предаване, казва О'Нийл.

Eliminate Dengue пусна комари в повече от 40 области в Австралия, Виетнам, Индонезия, Колумбия и Бразилия, финансирани до голяма степен от безвъзмездни средства от Фондация Бил и Мелинда Гейтс. Проучванията показват, че паразитът може да се разпространи до точката на „фиксиране“ в течение на 10 до 20 седмици и да остане в популацията поне 5 години. Елиминирането на Dengue има за цел да направи постоянна промяна в популацията на комари и да продължи напред - ключова разлика от решението на Oxitec, което трябва да се прилага година след година, за да не се стигне до възстановяване на населението. Но и двата подхода имат само локални ефекти; Wolbachia не се разпространява много извън зоната, където е отприщен.

Бразилия е една от няколкото страни, където Eliminate Dengue тества мащаба на изпусканията в градските райони. То представи неочаквани предизвикателства. Няколко седмици след първото пускане Luciano Moreira от Fiocruz забеляза спад в процента на заразените с Wolbachia комари. Оказа се, че лабораторният щам, който никога не е бил изложен на инсектициди, е толкова по-малко устойчив към тях, отколкото дивите комари, че не може да се състезава в силно разпръснатото място на освобождаване. Екипът прекара 3 месеца в кръстосване на лабораторни комари с диви такива, които в действителност задвижваха съпротивата им, но докато те не успяха да отговорят на сърдечните туземци.

Друго усложнение: някои квартали, които могат да бъдат домакин на бъдещи издания, са доминирани от търговията с наркотици. Посещавайки един от тях в Niter i, се чувствах „като нещо извън научнофантастичен филм“, казва О’Нийл. "Трябваше да навием прозорците си надолу, така че хората да ни виждат в колата, докато влязохме. Имаше един кон с голям вдлъбната страна надолу, който се използва за транспорт и дупки от куршуми във всички стени на нивото на земята., " той казва. "Ако успеем успешно да разгърнем [проекта] там, мисля, че можем да го разгърнем почти навсякъде по света."

Техници отделят мъжки от женски ларви на комари в бразилското производствено съоръжение на Oxitec. © Пауло Фрайдман

Идващият въпрос и за двата проекта е прост: Тези комари, които се борят с болестта, всъщност намаляват ли болестта? "Целта тук е да не убиваме комари. Това е да се предотврати заразяване и боледуване на хората от хората", казва Томас Скот, епидемиолог и еколог от насекоми от Калифорнийския университет, Дейвис. Засега няма доказателство, че и двата подхода правят това. Може да изглежда интуитивно, че по-малко инфекциозни комари означават по-малко инфекции, но само няколко A. aegypti може да са достатъчни за предаване на болест чрез възприемчиво население, казва Скот.

През юли Oxitec публикува цифри, показващи, че случаите на денга в CECAP спадат с 91% спрямо предходната година. От 133 до 12. Останалата част от общината отбеляза само 52% намаление. Но Скот отбелязва, че огнищата на денга са епизодични: "Можете да имате епидемия в един град и да няма предаване в съседната врата. На следващата година може да бъде обърната."

Последната дума за ефикасността ще дойде от опити, които наблюдават заболяването в жители на квартали, рандомизирани да получават комари или да действат като контроли. Тези две групи са присъщи пропускливи, защото хората са мобилни; това означава, че подобни проучвания трябва да бъдат големи и да струват и да бъдат значими. През март работна група на Световната здравна организация, председателствана от Скот, смята, че стратегиите на Oxitec и Eliminate Dengue са достойни за „внимателно планирано пилотно развитие“, но призова за големи епидемиологични проучвания.

Eliminate Dengue вече има проучване за ефикасност в Yogyakarta, Индонезия, което ще проследи процента на заболяване в 24 области от около 14 500 души всяка, половината от които ще получат комари Wolbachia . Мрежа от клиники в целия град тества непрекъснато за денга над 2 години. Още по-голямо проучване се планира във Виетнам. Междувременно Oxitec привлича независими експерти, които да проектират пробен ориентировъчен план за 2018 г.

В дългосрочен план и двата вида модифициран комар могат да загубят предимството си, тъй като еволюционният натиск може да избере за устойчивост или върху леталния ген на Oxitec, или срещу силите на Wolbachia за борба с вирусите.

Всичко, което правите в публичния сектор, крие рискове. Но все пак смятам, че най-големият риск е да оставим хората да умират, без да им давам никакви алтернативи.

Педро Мело, здравен секретар на Piracicaba

Дори ако някой от тези видове mosquitoor bothproves успех, има все още въпросът за цената. Не всяка общност в Бразилия вероятно ще може да си позволи комари, което повдига нови въпроси, казва Фред Гулд, генетик за насекоми от държавния университет в Северна Каролина в Роли. "Има цял въпрос за справедливостта: Кой получава тези комари и кой не? Кой получава Зика и кой не?"

Съоръжението Fiocruz прави около 40 000 заразени от Wolbachia комари седмично, за да доставя приблизително 300 контейнера за освобождаване, но ново съоръжение ще има капацитет от около 12 милиона седмично. Елиминирането на Dengue не успя да предостави приблизителна оценка на текущите разходи в Бразилия, но има за цел да ги намали до $ 1 на човек или по-малко.

Комарите на Oxitec в момента са по-скъпи. Разширяването на Piracicaba ще струва на града приблизително 1, 1 милиона долара за 2 години Самият Oxitec плаща дори повече от това, казва Слейд, но е твърде рано да се каже колко ще струват комарите, ако се отглеждат в много по-голям мащаб. "Само когато запретнете ръкави и изградите фабрика, знаете какви са разходите ви."

Планът на Oxitec да продаде комарите преди епидемиологичните доказателства е в проблеми с някои учени. "Те са добри търговци. Това е най-важното", казва популационният генетик Джефри Пауъл от Йейлския университет. „Те излизат и разговарят с хората в различни страни, казвайки:„ Имаме този вълшебен куршум. “„ И необходимостта от непрекъснато освобождаване на комари е сериозен икономически недостатък, добавя молекулярният ентомолог Марсело Джейкъбс-Лорена от университета Джон Хопкинс в Балтимор, Мериленд. "Това е предложение завинаги", казва той. "Това може да е добре за компанията, но може би не е толкова добро за цялостните усилия за контрол."

За Слейд драматичното намаляване на населението вече показва, че подходът на Oxitec работи много по-добре от пестицидите, които също са „предложение завинаги“. "Аз лично не приемам, че без [епидемиологично проучване] нямаме доказателства, че това е най-доброто средство", казва той.

Членовете на общността наблюдават заразените от Wolbachia комари в бразилската лаборатория Eliminate Dengue. Петър Иличчиев / Фиокруз

В крайна сметка ще се излюпят други алтернативи. В лабораторията на Сао Пауло на Маргарет Капуро, ларвите от нови трансгенни щамове се редят по рафтовете. Тя, като шепа други изследователи, залага на така наречените генни задвижвания, които пристрастват наследяването на определен ген за бързото и необратимото му разпространение сред популацията. Capurro работи върху ген, който позволява на клетките на комарите да разпознаят ензим, произведен от вируса на денга и да освободят сигнал за самоунищожение.

Такива стратегии може да са по-трудни за одобрение, защото биха направили цяла дива популация трансгенна. Трансгенните мъже на Oxitec и тяхното потомство умират в рамките на дни, което измина дълъг път, за да успокои регулаторите на GM-Wary, казва ентомологът Зак Аделман от Тексаския университет A&M, College Station.

В дългосрочен план Аделман и Капуро предвиждат време, в което отделите за обществено здраве могат да пазаруват за щам от борба с комарите, който има най-голям смисъл за тях. Някои може да искат евтин вариант, който да не изисква неограничени версии, например, докато жителите в някои райони може да са неприятни за ухапване на жени. Някои може да искат да комбинират подходи - сваляйки популацията преди въвеждането на нов ген. „Ще имате пазар, а не една игра в града“, казва Аделман.

Piracicaba не иска да чака този пазар - или дори за по-категорични доказателства, че комарите на Oxitec работят. Мело казва, че първият град в Бразилия, платил за експериментален комар срещу борба с болести, беше изчислен риск. "Всичко, което правите в публичния сектор, има рискове", казва той. "Но все пак смятам, че най-големият риск е да оставим хората да умират, без да им давам никакви алтернативи."

  • Alt текст

    Свързан член

    След 40 години най-важното оръжие срещу комарите може да се провали. Как ще го заменим?

  • Свързан член

    Този учен е най-добрият убиец на комари