Бактерия Wolbachia мешает комарам переносить вирус Зика

Исследователи из Висконсинского университета в Мадисоне (University of Wisconsin—Madison) подтвердили, что бактерия Wolbachia pipientis может полностью блокировать возможность передачи вируса Зика комаром Aedes aegypti.

Мэттью Алиота (Matthew Aliota), первый автор статьи, опубликованной 1 июля в журнале Scientific Reports, утверждает, что бактерии могут быть «новым биологическим механизмом контроля», который поможет остановить распространение вируса Зика.

Тридцать девять стран и территорий в Америке пострадали от эпидемии Зика, предполагается, что не менее четырёх миллионов человек будут заражены к концу года. Заражение вирусом особенно опасно беременным, как показывают исследования, он может стать причиной множества нарушений развития, в том числе микроцефалии у новорождённых (о биологическом механизме этого мы писали — см. «Вирус Зика поражает клетки-предшественники нейронов»). Сообщается, что распространение Зика привело и к росту случаев неврологического расстройства — синдрома Гийена — Барре. Должным образом проверенных и одобренных контролирующими органами вакцин против вируса Зика или специфических противовирусных препаратов не существует, а проводимая работа по уничтожению комаров пока не может сдержать распространение вируса.

Исследователи, во главе с Хорхе Осорио (Jorge Osorio), профессором патологии Висконсинского университета в Мадисоне, и Скоттом О’Ниллом (Scott O’Neill) из университета Монаша в Мельбурне, Австралия (Monash University) уже распространяют комаров-носителей бактерии Wolbachia pipientis в рамках экспериментальных исследований в Колумбии, Бразилии, Австралии, Вьетнаме и Индонезии для того, чтобы противостоять распространению вируса денге. Их работа поддерживается фондом Билла и Мелинды Гейтс.

Важной особенностью метода борьбы с инфекцией с помощью бактерии Wolbachia pipientis является то, что однажды запущенный, он поддерживает сам себя, что делает его очень недорогим способом борьбы с распространяемыми комарами вирусными заболеваниями — большой проблемой стран тропических регионов.

«В двух регионах Австралии, где мы начинали наше исследование, примерно 90 процентов комаров остаются инфицированными Wolbachia после первого её внедрения более шести лет назад», — говорит О’Нилл.

До 60 процентов всех насекомых по всему миру, в том числе бабочки и пчёлы, являются носителями Wolbachia. Но, как правило, Aedes aegypti, вид, который переносит вирусы денге, чикунгуньи, жёлтой лихорадки, свободен от Wolbachia. О’Нилл ещё в начале 1990-х годов в серии лабораторных экспериментов показал, что бактерия Wolbachia может развиваться в организме комара и предотвращать его способность распространять вирус денге.

Вирус Зика относится к тому же семейству, что и вирус денге, поэтому Алиота и Осорио, вместе с соавторами Стивеном Пенайдо (Stephen Penaido) из Висконсинского университета в Мэдисоне и Иваном Дарио Велесом (Ivan Dario Velez) из Университета Антьокии в Медельине, Колумбия (исп. Universidad de Antioquia in Medellin), задались вопросом, будет ли Wolbachia эффективна против вируса Зика. Второй важной задачей было изучение механизма заражения вирусом Зика.

В ходе исследования комары пили кровь мышей, заражённых вирусом Зика, выделенным из организма больного человека. Комары либо носили в себе тот же штамм бактерии Wolbachia (wMel), что используется в полевых исследованиях, либо были от него свободны. Содержание вируса в крови мышей было близко к тому, что наблюдается у людей, инфицированных вирусом Зика.

Дополнительные группы комаров, как инфицированные бактерией, так и свободные от неё, питались овечьей кровью с высокой концентрацией вируса Зика.

Через 4, 7, 10 и 17 дней после того, как комаров кормили инфицированной вирусом Зика кровью, исследователи протестировали их, с тем, чтобы оценить, как вирус распространился в организме комара, в каких тканях его можно найти, есть ли он в слюне, где он должен присутствовать, чтобы быть переданным далее.

«Первым местом репликации арбовирусов становится кишечник комара, — говорит Алиота. — Вирус в итоге оставляет кишечник и попадает в кровь, распространяясь по тканям, в итоге попадая в слюнные железы, где ещё размножается и в конце концов выделяется вместе со слюной».

Исследователи обнаружили, что у комаров-переносчиков Wolbachia pipientis было меньше шансов заразиться вирусом Зика после питания заражённой кровью, а те насекомые, которые всё же были заражены, не могли передавать вирус со слюной.

«Мы видели снижение векторной компетентности Aedes aegypti, заражённых Wolbachia, — говорит Осорио (векторная компетентность — биологическая возможность переносчика распространять вирус). — Комары с Wolbachia в меньшей степени способны заражаться вирусом Зика, и даже когда они заражены, вирус в их тканях развивается в меньшей степени, у обычных комаров».

Исследование также показало, что относительно низкий процент инфицированных Зика комаров может быть достаточным для поддержания эпидемии.

Данное исследование — одно из первых, в которых изучается динамика передачи вируса Зика с использованием живого хозяина, отмечает Алиота.

Главное, что также подтвердила данная работа, что используемый штамм бактерии Wolbachia никак не влияет на жизнеспособность комаров, это имеет большое значение для успеха полевых исследований.

Оказавшись внутри комара, бактерия Wolbachia pipientis передаётся от матери к потомству, поэтому новорождённые комары будут носителями бактерии и будут распространять её среди дикой популяции комаров Aedes aegypti. Ожидается, что довольно быстро после внедрения бактерии более чем 80 процентов комаров будет её носителем.

Ранее исследования показали, что Wolbachia мешает распространению жёлтой лихорадки, африканской болезни вирусной природы, а также вируса чикунгунья.

Как и вирус Зика, чикунгунья вышла из Африки и распространилась в Америке. Сейчас эта болезнь переносится комарами на всех обитаемых континентах земного шара, напоминает Алиота. Заболевание проявляется лихорадкой, хроническими болями в суставах, усталостью, тошнотой и сыпью. Специфическое лечение данного заболевания не разработано.