Brazilija bo za boj proti nalezljivim boleznim izpuščala milijarde komarjev, ki jih gojijo laboratoriji. Bo delovalo?

Brazilija bo za boj proti nalezljivim boleznim izpuščala milijarde komarjev, ki jih gojijo laboratoriji. Bo delovalo?

Avtor Kelly ServickOct. 13, 2016, 9:00

BRAZIL Vsako soboto zjutraj Marija do Carmo Tunussi hodi od vrat do vrat in prosi svoje sosede, da okrasijo svoje hiše in dvorišča za lončke za cvetje, vedra, zamašene žlebove vse, kar bi lahko zbiralo vodo in nudilo komarjem kraj za razmnoževanje. Tunussi je že 17 let zdravstveni agent na lokalni kliniki v CECAP / Eldorado, okrožju s približno 5000 ljudmi v majhnem mestu Piracicaba, 2 uri severozahodno od S o Paulo, Brazilija. Videla je veliko sunkov virusa denge, ki jih prenaša komar, kar povzroča vročino, slabost in mučne bolečine v sklepih. Naloga se včasih zdi brezpredmetna. "En dan odstranite plemensko mesto, naslednji dan pa spet, " pravi. "To se nikoli ne konča."

Lani aprila je CECAP postal prva soseska v Piracicabi, ki je preizkusila nekaj novega, t.a. orodja za zatiranje komarjev, za katerega Tunussi meni, da ni le odstranil denge, ampak je virus Zika preprečil, da bi se prijel. To orodje je OX513A a sev transgenih komarjev Aedes aegypti, namenjen zmanjšanju populacije s prenosom smrtonosnega gena na njihove potomce.

Na Floridi je načrtovana izdaja podjetja Oxitec, podjetja, ki stoji za žuželkami, utrujena v odporu javnosti. Toda tukaj v Piracicabi se zdi, da malo prebivalcev opazuje majhne oblake komarjev, ki se na svoji počasni jutranji poti razlivajo skozi okno kombija Oxitec.

Mogoče je, da je denga tukaj tako pogosta. Lani je virusa v Braziliji zbolelo približno milijon in pol ljudi, v Piracicabi pa več kot 1600 med julijem 2015 in julijem 2016. Panika zaradi širjenja virusa Zika je samo še povečala zanimanje za rešitve zunaj pesticidov, ki pa niso vsi to je učinkovito proti A. aegypti in odstranjevanju plemenskih mest, ki jih je kljub Tunussijevim prizadevanjem težko vzdrževati iz leta v leto. Zato ne preseneča, da je Oxitec 7 let po izpustu prvega gensko spremenjenega komarja na svetu izbral Brazilijo za največji obseg. Premika se od manjših pilotnih projektov, kot je tisti v skupni kmetijski politiki, do načrtovanih izdaj, ki zajemajo več deset tisoč ljudi.

Brazilija v resnici postaja dokazno območje za prilagojene komarje. Približno 600 kilometrov proti vzhodu, v obalnih mestih Niterói in Rio de Janeiro, je na krilu še en laboratorijski sev komarjev. Ta, ki jo vzreja neprofitna organizacija Eliminate Dengue, je okužena z bakterijo Wolbachia pipientis, ki jo ščiti pred okužbo z dengo, Zika in tretjim virusom z imenom chikungunya.

Večina znanstvenikov je prepričana, da sta oba seva komarjev varna za ljudi in okolje. Toda oba projekta se v znanstvenih pristopih in modelih financiranja radikalno razlikujeta. Ali lahko kdo dejansko zmanjša stopnjo bolezni, ki jo prenašajo komarji, je še vedno odprto vprašanje. In če se bo katera koli izkazala za učinkovito, se bo Brazilija in številne druge države v razvoju soočile z enim več vprašanjem: Ali je nakup in izpuščanje milijard komarjev ekonomsko smiselno?

Gensko spremenjene ličinke komarjev v brazilskem laboratoriju Oxitec. Paulo Friedman

Brazilski sedež Oxitec v industrijskem mestu Campinas smrdi po močni hrani rib, ki se uporablja za prehrano ličink komarjev. Tu lahko podjetje skozi življenjske cikle na teden položi približno 4 milijone komarjev: od pepelastega prahu jajc do zavijanja sivih pramenov ličink, nato gostih črnih lutk, velikosti riževih zrn, in na koncu letečih odraslih, ki poskakujejo v plastiki kadi velikosti posod za odvzem.

Gre za približno 200. generacijo potomcev iz enega samega komarja, ki so ga ustvarili pred 14 leti v laboratoriju na univerzi v Oxfordu v Združenem kraljestvu, kjer je genetik Luke Alphey s svojo ekipo vstavil nov gen v zarodke žuželk. Šifrira protein, znan kot aktivator transkripcije, ki poganja ekspresijo drugih genov, tako da se veže na DNK in nekatere proteine, ki sodelujejo pri prepisovanju. Toda gen, ki ga uporablja Oxitec, znan kot tTAV (različica transkripcijskega aktivatorja transkripcijskega tetraciklina), je zasnovan za to, da izrazi še več tTAV v tem, kar postane usodna povratna zanka.

Kako postopek ubija komarje, ni povsem jasno; presežek beljakovin tTAV lahko poveže stroje za proizvodnjo beljakovin v celici. "V bistvu povzroči gensko pustovanje in organizem umre, " pravi Al Handler, genetik žuželk iz ameriškega ministrstva za kmetijstvo v Gainesvillu na Floridi.

Komarji Oxitec, ki nosijo smrtonosni gen, odrastejo, se hranijo s tetraciklinom, antibiotikom, ki blokira aktivnost tTAV in jih ohranja pri življenju. Samci, ki ne grizejo ljudi, se sproščajo v mestih in mestih, kjer se parijo z divjimi samicami. Njihovi potomci hitro kopičijo smrtonosne beljakovine in velika večina umre pred zorenjem.

Alphey se je delno osredotočil na A. aegypti, ker je glavni prenašalec denge, kar je velik svetovni zdravstveni problem. Čeprav večjo breme nosi malarija, nosi več vrst Anopheles, kar otežuje genetski nadzor. Aedes je tudi lažje vzvratno, obstaja pri majhni gostoti prebivalstva, ki se je zdelo lažje posekati, in je v primerjavi z drugimi komarji težje nadzorovati z ukrepi, kot so posteljne mreže, pravi Alphey.

Nabiranje Aedesa je bilo tudi poslovno smiselno. Prevladuje v državah s srednjim dohodkom, kot je Brazilija, ki bi si lahko potencialno privoščili ocenjevanje in urejanje novega izdelka. Alphey je leta 2002 ustanovil podjetje, ki so ga podprle zasebne družbe tveganega kapitala in Oxford. Lani je ameriška korporacija sintetične biologije behemoth Intrexon kupila Oxitec za 160 milijonov dolarjev.

Oxitec je sestavil znanstvene dokaze o izdaji poslovnih primerov, in sicer skozi terenske preskuse v državah, kjer so bili regulatorji naklonjeni eksperimentalnim izdajam. Prvi, leta 2009 na Kajmanskih otokih, je bil svet večinoma neznan, dokler Oxitec ni delil rezultatov, kar je vzbudilo kritike, da je podjetje gnal GM organizem na polje, ne da bi se ustrezno posvetoval z javnostjo. Toda rezultati so bili spodbudni: Oxitec je na majhnem območju izpustov 0, 16 kvadratnih kilometrov približno 96% zmanjšal populacijo komarjev.

Oxitec je opravil tudi terenske teste v Panami in Maleziji, korenine pa je spustil v Braziliji z akademskim sodelovanjem z univerzo S o Paulo in neprofitnim raziskovalnim objektom Moscamed. Med letoma 2011 in 2013 je ekipa izpuščala komarje Oxitec v treh soseskah v severovzhodni državi Bahia. Poročala je o najmanj 90-odstotnem zmanjšanju števila prebivalstva v vseh treh.

Pritrditev komarjev za boj proti bolezni

Komarji, ki jih gojijo laboratorijski testi, ki jih v Braziliji testirajo Oxitec in Eliminate Dengue, so zasnovani tako, da imajo nevidne potomce ali zavirajo patogene.

K. Sutliff / Znanost

Toda sodelovanje je bilo kamnito. Oxitec je zagotovil komarje in njegovo strokovno znanje, financiranje izpustov in zbiranje podatkov pa je prihajalo predvsem od Bahia, sodelavci pa so se spopadli, kako naj bi podjetje sodelovalo pri raziskavah. Neodvisna ocena izdelka bi bila bolj dragocena, pravi Margareth Capurro, univerza S o Paulo, biokemičarka S o Paulo, ki je projekt vodila. "Eno leto smo se borili, ker so hoteli biti prvi in ​​zadnji avtorji." Andrew McKemey, vodja terenskih operacij Oxitec v Abingdonu v Veliki Britaniji, pravi, da so bili znanstveniki podjetja upravičeno vključeni v prispevke, ki so jih pomagali izdelati.

Rezultati Bahije so Oxitecu pomagali pridobiti dovoljenje brazilske nacionalne tehnične komisije za biološko varnost za komercialno izpuščanje komarjev. Navdušili so tudi Pedra Mello, zdravstveni sekretar Piracicaba. Mellova pisarna, v osmem nadstropju občinske stavbe, gleda na uspešno sredinsko območje rdečih strešnih streh in novega panoja Oxitec: "Prijazni komarji prihajajo v osrednji četrti Piracicaba." Medtem ko projekt razlaga, Mello črta številke na papirju tiskalnika in svoje točke označuje s podčrtaji, nato pa naglo zdrobi liste.

To ni nikakršno akademsko sodelovanje; Melloin oddelek vlaga v potencialno rešitev mestnega problema komarjev. Ker Oxitec še nima dovoljenja za trg s strani brazilske nacionalne agencije za nadzor zdravja, so plačila mesta razvrščena kot "prispevek" k projektu. Izpusti so se začeli v CECAP-u lani in se zdaj širijo na 10 mestnih sosesk, ki obsegajo 12 km 2 s skoraj 60.000 prebivalci.

Da bi to omogočili, Oxitec ustanavlja nov objekt tik pred mestom, kjer upa, da bo do te jeseni proizvedel približno 30 milijonov komarjev na teden, nato pa bo dosegel do 60 milijonov - 30-krat več od trenutne proizvodnje na mestu Campinas. To je daleč nad tem, kar Oxitec potrebuje za Piracicaba, pravi Glen Slade, direktor brazilske podružnice podjetja v Campinasu. Slade pravi, da je v "naprednih pogovorih" z drugimi občinami.

Cilj tukaj ni ubiti komarjev. Preprečiti, da bi se ljudje okužili, zboleli in umirali.

Thomas Scott, epidemiolog in ekolog za žuželke, Univerza v Kaliforniji, Davis

Če so komarji Oxitec na samomoralni misiji, so Eliminate Dengue misijonarji, ki niso namenjeni odstranjevanju populacije divjih komarjev, temveč njihovi preobrazbi. V jutranji jutranji jurjubajski fabriki Niterói se raziskovalna skupina razprostira po pobočju drobljivega betona, da ponovno napolni posode za sproščanje jajc, ki jih je okoli 130 gospodinjstev pristalo, da gostijo. Bele plastične kadi so skrite kot predimenzionirana velikonočna jajca - pod stopniščnimi stopnicami, poleg pragov, v niši za kupom vezanega lesa in starimi deli koles.

Odrasli, ki pobegnejo iz kadi, nosijo Wolbachia, za katerega se domneva, da je zajedavec v naravi pri približno 60% vseh vrst žuželk. Šele leta 2005 so raziskovalci bakterijo naselili v A. aegypti. Potem je soustanovitelj Eliminate Dengue, medicinski entomolog Scott O'Neill z univerze Monash v Melbournu v Avstraliji odkril, da komarji, okuženi z Wolbachio, krmijo z dengo ali čikungunjo, veliko manj verjetno bodo pozitivno testirali virus (in prenašali it) kot kontrole. V začetku tega leta so raziskovalci fundacije Oswaldo Cruz (Fiocruz), nacionalnega inštituta za javno zdravje, ki sodeluje z odpravljanjem Dengue v Braziliji, poročali o podobnih rezultatih z Zika.

Raziskovalci sumijo, da parazit konkurira virusu zaradi omejenih virov znotraj celic komarjev; Wolbachia lahko aktivira tudi imunski sistem svojega gostitelja in tako pomaga pri boju proti kasnejšim okužbam. Ker se Wolbachia prenaša na potomce samo skozi jajca, je za širjenje potrebno sproščanje samic, ki lahko ugriznejo. Toda zaradi bakterije samice ne predstavljajo nobene nevarnosti prenosa, pravi O'Neill.

Eliminate Dengue je na več kot 40 območjih v Avstraliji, Vietnamu, Indoneziji, Kolumbiji in Braziliji sprožil komarje, ki jih v glavnem financirajo z donacijami Fundacije Bill & Melinda Gates. Študije so pokazale, da se lahko parazit v času 10 do 20 tednov razširi do točke "fiksacije" in ostane v populaciji vsaj 5 let. Odprava denge je namenjena trajni spremembi populacije komarjev in nadaljevanje - ključna razlika od rešitve Oxitec, ki bi jo bilo treba uporabiti leto za letom, da se prebivalstvo ne bi okrevalo. Toda oba pristopa imata le lokalne učinke; Wolbachia se ne širi veliko zunaj območja, kjer je sproščen.

Brazilija je ena izmed številnih držav, kjer Eliminate Dengue testira obseg izpustov v mestnih območjih. Predstavila je nepričakovane izzive. Nekaj ​​tednov po prvi objavi je Luciano Moreira iz Fiocruza opazil padec odstotka okuženih z Wolbachia komarji. Izkazalo se je, da je bil laboratorijski sev, ki nikoli ni bil izpostavljen insekticidom, na njih toliko manj odporen kot divji komarji, da se ni mogel konkurirati na močno razpršenem območju sproščanja. Skupina je tri mesece križala laboratorijske komarje z divjimi, ki so dejansko odganjali svoj odpor, vendar so se ujemali s srčnimi domorodci.

Še en zaplet: v nekaterih soseskah, ki bi lahko gostile prihodnje izdaje, prevladuje trgovina z mamili. Obisk enega od njih v Niter i se je počutil »kot nekaj iz znanstvenofantastičnega filma«, pravi O'Neill. "Morali smo naviti okna, da so nas ljudje lahko videli v avtomobilu, ko smo se pripeljali. Ob strani je bil konj z velikim puško, ki se je uporabljal za prevoz in luknje v kroglah v vseh stenah na tleh., " on reče. "Če bomo tam lahko uspešno razvili [projekt], mislim, da ga bomo lahko uporabili skoraj povsod po svetu."

Tehniki ločijo samce od samic komarjev v brazilskem proizvodnem obratu Oxitec. © Paulo Freidman

Vprašanje obeh projektov je preprosto: Ali komarji, ki se borijo z boleznimi, dejansko zmanjšujejo bolezen? "Cilj tukaj ni ubiti komarjev. To je preprečiti, da bi se ljudje okužili, zboleli in umirali, " pravi Thomas Scott, epidemiolog in ekolog žuželk na kalifornijski univerzi v Davisu. Zaenkrat ni nobenega dokaza, da bi to storil kateri koli od pristopov. Morda se zdi intuitivno, da manj nalezljivih komarjev pomeni manj okužb, toda le nekaj A. aegypti je morda dovolj za prenos bolezni prek dovzetne populacije, pravi Scott.

Julija je Oxitec objavil številke, iz katerih je razvidno, da so primeri denge v CECAP padli za 91% v primerjavi s predhodnim letom. Iz 133 na 12. V preostali občini se je zmanjšalo le za 52%. Toda Scott ugotavlja, da so izbruhi denge epizodični: "V enem mestu lahko pride do epidemije in v naslednjih vratih ne bo prenosa, naslednje leto pa se lahko prevrne."

Zadnja beseda o učinkovitosti bi izhajala iz preskušanj, ki spremljajo bolezen v prebivalcih sosesk, naključno najetih komarjev ali delujejo kot nadzor. Ti dve skupini sta sami po sebi pustoši, saj so ljudje mobilni; to pomeni, da morajo biti takšne študije velike in težke, da bi bile smiselne. Marca je delovna skupina Svetovne zdravstvene organizacije, ki ji je vodil Scott, ocenila, da sta strategiji Oxitec in Eliminate Dengue vredni "skrbno načrtovanega pilotskega razvoja", vendar je pozvala k obsežnim epidemiološkim raziskavam.

Eliminate Dengue že ima študijo učinkovitosti v Yogyakarti v Indoneziji, ki bo spremljala stopnjo bolezni na 24 območjih, približno 14.500 ljudi, od tega polovica komarjev Wolbachia . Mreža klinik po mestu neprekinjeno testira dengo že dve leti. V Vietnamu načrtujejo še večjo študijo. Oxitec medtem vključuje neodvisne strokovnjake, ki bodo zasnovali poskusno časovno načrtovanje za leto 2018.

Dolgoročno lahko obe vrsti spremenjenih komarjev izgubijo prednost, saj lahko evolucijski pritisk izbere za odpornost bodisi na Oxitec smrtonosni gen bodisi na Wolbachiajeve sile za boj proti virusom.

Vse, kar počnete v javnem sektorju, ima tveganja. Še vedno pa mislim, da je največje tveganje, da ljudje umrejo, ne da bi jim dali kakršne koli druge možnosti.

Pedro Mello, zdravstveni sekretar Piracicaba

Tudi če katera koli vrsta komarjev, bodisi obojestransko uspeva, še vedno ostaja vprašanje stroškov. Ne bo si vsaka brazilska skupnost verjetno privoščila komarje, kar odpira nova vprašanja, pravi Fred Gould, genetik žuželk z državne univerze North Carolina v Raleighu. "Obstaja celo vprašanje pravičnosti: Kdo dobi te komarje in kdo ne? Kdo dobi Zika in kdo ne?"

V obratu Fiocruz naredi približno 40.000 komarjev, okuženih z Wolbachio, na teden, da oskrbijo približno 300 zabojnikov za sprostitev, vendar bo nov objekt zmogljivosti približno 12 milijonov na teden. Odprava Denge ni mogla zagotoviti ocene trenutnih stroškov v Braziliji, vendar jih želi znižati na 1 dolar na osebo ali manj.

Komarji Oxitec so trenutno dražji. Širitev Piracicabe bo mesto stala približno 1, 1 milijona dolarjev v 2 letih nekaj $ 10 na osebo na obdelanem območju, od tega približno polovica izhaja iz obstoječega proračuna za nadzor komarjev. Sama Oxitec plačuje celo več kot to, pravi Slade, vendar je prezgodaj govoriti, koliko bodo komarji stali, če bodo rejeni v veliko večjem obsegu. "Šele ko zavihate rokave in zgradite tovarno, veste, kakšni so vaši stroški."

Načrt družbe Oxitec, da bi komarje prodal še pred epidemiološkimi dokazi, je v težavah zaradi nekaterih znanstvenikov. "So dobri prodajalci. To je bistvo, " pravi populacijski genetik Jeffrey Powell z univerze Yale. "Odidejo in se pogovarjajo z ljudmi v različnih državah, rekoč:" Imamo to čarobno kroglo. "" In potreba po nenehnem izpuščanju komarjev je resen gospodarski zastoj, dodaja molekularni entomolog Marcelo Jacobs-Lorena z univerze Johns Hopkins v Baltimoru v Marylandu. "To je za vedno predlog, " pravi. "To je morda dobro za podjetje, morda pa ne tako dobro za celoten nadzor."

Za Slade dramatično zmanjšanje števila prebivalstva že kaže, da pristop Oxitec deluje veliko bolje kot pesticidi, ki so tudi "za vedno predlog". "Osebno ne sprejemam, da brez [epidemiološke študije] nimamo dokazov, da je to najboljše orodje, " pravi.

Člani skupnosti opazujejo komarje, okužene z Wolbachia, v brazilskem laboratoriju za odstranjevanje denge. Peter Ilicciev / Fiocruz

Sčasoma se bodo pojavile druge možnosti. V laboratoriju v Sao Paulu Margareth Capurro se na policah postavljajo ličinke novih transgenih sevov. Tako kot peščica drugih raziskovalcev stavi na tako imenovane genske pogone, ki pristransko podedujejo določen gen, da ga hitro in nepovratno razširijo skozi populacijo. Capurro deluje na genu, ki celicam komarjev omogoča, da prepoznajo encim, ki ga proizvaja virus denga, in sprostijo signal za samouničenje.

Takšne strategije je morda težje odobriti, ker bi celotno divjo populacijo naredili transgenično. Transgeni samci Oxitec in njihovi potomci umrejo v nekaj dneh, kar je v dolgi poti, da bi zadovoljilo GM-previdne regulatorje, pravi entomolog Zach Adelman iz teksaške univerze A&M, College Station.

Adelman in Capurro na dolgi rok predvidevata čas, ko lahko službe za javno zdravje kupijo sev komarjev, ki se borijo z boleznimi, kar je zanje najbolj smiselno. Nekateri si morda želijo poceni možnosti, ki na primer ne zahteva neomejenih izpustov, medtem ko prebivalci na nekaterih območjih ne morejo trpeti samice. Nekateri bodo morda želeli kombinirati pristope - popuščanje populacije pred uvedbo novega gena. "V mestu boste imeli tržnico namesto ene igre, " pravi Adelman.

Piracicaba ne želi čakati na ta trg - niti na bolj dokončne dokaze, da Oxitec komarji delujejo. Mello pravi, da je bilo prvo mesto v Braziliji, ki je plačalo eksperimentalnega komarja, ki se bori proti bolezni. "Vse, kar počnete v javnem sektorju, tvega, " pravi. "Vendar še vedno mislim, da je največje tveganje, da ljudje umrejo, ne da bi jim dali kakršne koli druge možnosti."

  • Alt besedilo

    Sorodni člen

    Po 40 letih morda najpomembnejše orožje proti komarjem ne bo uspelo. Kako jo bomo nadomestili?

  • Sorodni člen

    Ta znanstvenik je končni morilec komarjev