«Вакцинация комаров» для борьбы с вирусами
Недавно мишенью генной терапии стали комары. Я имею в виду вовсе не тех комаров, которые досаждают нам теплыми летними вечерами, когда мы собираемся на барбекю на берегу какого-нибудь озера или водоема со стоячей водой. Они, как правило, не опасны. А вот другие опасны! Один из таких видов – «комар желтой лихорадки» (Aedes aegypti), который является переносчиком вируса лихорадки денге (DFV) и других вирусов – возбудителей лихорадки Западного Нила (WNL), желтой лихорадки и вируса Чикунгунья. Недавно был открыт еще один флавивирус – тот самый вирус Зика. Вышеупомянутые виды комаров живут в жарком и влажном климате, поэтому нам, жителям Северной Европы, нечего опасаться. Однако родственника вышеупомянутых комаров, полосатого тигрового комара (Aedes albopictus), выявили во Франкфурте как переносчика инфекции.
Случайно было установлено, что комары, инфицированные бактериями, могут вырабатывать противовирусные субстанции, способные уничтожать вирусы (бактерии, вероятно, являются носителями фагов, необходимых для продуцирования токсина). Такую комбинацию нужно вводить комарам. Но как это сделать? Путем микроинъекций – звучит совершенно нереалистично. Действительно нетривиально при работе с комарами, но это уже сделали. Есть надежда, что количества насекомых, которым провели такие манипуляции, окажется достаточно и их численность превысит численность других комаров. Однако такие «дизайнерские насекомые», как правило, растут медленнее. Тем не менее проект «Вольбахия», предусматривающий использование «дизайнерских комаров» и направленный на борьбу с вирусом лихорадки денге, получил поддержку Фонда Билла и Мелинды Гейтс. Кроме того, заинтересованность в нем выразил ряд других стран – Вьетнам, Таиланд, Индонезия и Бразилия, а также армия США для защиты военнослужащих, пострадавших во время Вьетнамской войны. Ежегодно вирусом заражается 50 млн человек, из них 600 – в Германии. Появилась новая тенденция: тигровые комары попадают в Германию из Южной Европы через Швейцарию, а далее на север, чего не случалось ранее и что обусловлено глобальным потеплением. Известно четыре вида вирусов лихорадки денге, при этом вторичная инфекция повышает риск развития тяжелой формы вторичной реакции, в частности геморрагической лихорадки, которая может привести к летальному исходу. Используется термин «вакцинация комаров», но это определение не вполне верно. Речь идет не о вакцинации, а об инфицировании комаров бактериями, содержащими токсин-продуцирующие фаги (запомните – энтерогеморрагический штамм кишечной палочки EHEC!). Это простой и дешевый способ, не нужно никаких пестицидов, к которым у вирусов может вырабатываться резистентность. Результаты проведенных в Австралии экспериментов представляются весьма многообещающими.
В настоящее время используются генные манипуляции для получения стерильных самцов, которые спариваются с самками, не давая при этом потомства. В этом случае популяция должна вымереть. Это называется методом стерилизации насекомых. К сожалению, стерилизованные самцы ленивее самцов в дикой природе! Или же они могут использоваться для переноса яда и называются «ген комара». Гены самцов влияют на самок таким образом, что они производят только самцов, что также обусловливает прекращение производства потомства. В настоящее время исследуется грибок, используемый для уничтожения личинок комаров. Интересно, какая из этих фантастических разработок, помимо распыления пестицидов, поможет нам в борьбе с вирусом Зика?
Важно отметить, что пестициды используются часто, но в долгосрочной перспективе от этой практики откажутся. Бактерия Bacillus thuringiensis (Bt), являющаяся носителем ДНК плазмиды токсина, в настоящее время разрешена в ЕС для использования в качестве пестицида, поскольку яд полностью биоразлагаемый, но вместе с тем к ней развивается резистентность.
Комары обитают в емкостях с дождевой водой, бочках с водой, вазах для цветов на кладбищах. В настоящее время тестируется новый подход к проведению полевых исследований в Европе, своего рода проект гражданской науки, в рамках которого добровольцев просят собирать комаров и присылать их для исследования. Такой проект позволит нам получить ответы на важные эпидемиологические вопросы, касающиеся миграции комаров, в частности, мигрируют ли они севернее Франкфурта?
Для борьбы с комарами Anopheles – переносчиками малярии, используется такой же подход, что и против тигровых комаров.
С недавнего времени вакцинация одним из белков вируса лихорадки денге (DFV) тестируется на мышиной модели. В состав этой вакцины входит рекомбинантный неструктурный белок (NS1) вируса лихорадки денге, и вакцина защищает мышей от вируса. Было установлено, что этот белок вызывает «протечку» кровеносных сосудов. Вполне возможно, что это обстоятельство долго оставалось незамеченным.
Весьма вероятно, что после вспышки вируса Эбола в 2015 г. и решений, принятых на саммите «Большой семерки» в Эльмау (Германия), разработка вакцин от тропических заболеваний и, возможно, от вируса Зика ускорится. Синтез и производство ДНК-вакцин не требует много времени, но эти вакцины нуждаются в дополнениях.
Вирусы для лечения растений
Как прокормить население Земли в будущем? Сто лет назад Фриц Габер из Берлина разработал метод фиксации азота и производства удобрений, незаменимых сегодня при производстве продуктов питания. Для выживания человечества нужно еще одно такое изобретение. Являются ли генетически модифицированные организмы этим будущим? У нас есть генетически модифицированные помидоры и кукуруза, которые европейские потребители в теории отказываются приобретать, но на практике покупают их, поскольку эти продукты дешевле. Как долго мы можем себе позволить от них отказываться? ЕС разрешил использовать кукурузу, обработанную Bacillus thuringiensis (Bt), носителем гена-токсина против насекомых, и опубликовал это решение. Кроме того, существует гербицид-резистентная кукуруза, которая не поражается при использовании гербицидов. Есть также сорта картофеля с высоким содержанием крахмала, предназначенные для промышленных целей, а не для пищи. Такой картофель даже разрешен для использования в качестве генетически модифицированных организмов или рекомбинантных продуктов. С недавнего времени ЕС более не занимается этим вопросом, теперь каждая страна сама решает, как ей поступать с ГМО. Следует помнить, что орошение клубней картофеля фагами повышает его урожайность в пять раз. Является ли это вариантом производства продуктов питания без ГМО? Я бы предпочла такой вариант.
Для генной терапии растений используют специальные бактерии, вызывающие развитие опухоли у растений. Как это ни странно, но у растений могут возникать опухоли. На самом деле это результат действия бактерий Agrobacterium tumefaciens
[19] (очень говорящее название), которые индуцируют развитие «корневого рака» у растений. Инфицирование бактериями осуществляется за счет фагоподобной ДНК, опухоль-индуцирующим Тi-плазмидами. Эти кольцевые ДНК-плазмиды не интегрируются в геном и индуцируют развитие опухолей. Известно, что специалисты по генной терапии совершают обратный процесс, замещая опухолевые гены терапевтическими. Так ретровирусы с онкогенами становятся вирусами с терапевтическими генами. Аналогичным образом опухоль-индуцирующие гены замещаются терапевтическими генами, в частности токсин-продуцирующими генами в Ti-плазмидах, направленными против паразитов, живущих в растениях. Такие генетически модифицированные организмы вызывают опасения у многих фермеров и потребителей, а регуляторные органы заняты разработкой соответствующих норм и правил. В США около 80% всего объема выращиваемых сои, хлопка и кукурузы – генетически модифицированные растения, характеризующиеся повышенной урожайностью. Новый проект Трансатлантического торгового и инвестиционного партнерства мог бы существенно повлиять на практическое применение таких продуктов.
