真菌とマラリアとの戦い:生物学者が蚊に死をもたらすために真菌を設計する

真菌とマラリアとの戦い:生物学者が蚊に死をもたらすために真菌を設計する 殺虫剤を散布して蚊を殺す:蚊はマラリアなどの多くの壊滅的な病気の媒介です。 Sukjanya / Shutterstock.com

ベッドネット. 殺虫剤 無菌および遺伝子組み換え昆虫。 今科学者たちは 遺伝子組み換え毒性真菌 マラリア原虫を運ぶ蚊を一掃するために武器の兵器庫に。

殺虫剤と殺虫剤を敷き詰めた蚊帳は、これまでで最も一般的に使用されてきた2つの戦略ではあるが、感染と死亡の数を効果的に減少させた。 過去数年間で世界のマラリアの負担は減少していません。 2017で、 219万人 マラリアに感染し、推定435,000が死亡した。 それはなぜですか 蚊は殺虫剤に対する耐性を進化させています.

真菌とマラリアとの戦い:生物学者が蚊に死をもたらすために真菌を設計する An ハマダラカ 人間の宿主から血の食事を取っている蚊。 蚊がマラリアを人に感染させるのは、これらの食事の途中です。 CDC

抵抗の急速な進化は、マラリア伝染性蚊に対する、ならびに一般的には害虫および病原体に対する我々の武器競争において共通して繰り返されるテーマである。 時間とともに、 生物は突然変異して耐性を進化させる それらを殺すために使用されている任意の新しい薬に。 人間が常に負け組になるのも不思議ではありません。 それが新しい武器が必要な理由です。 そして最新のものはキラー菌です。

キラーとキラーの戦い

として 菌類を研究している進化論の生物学者私はこれらの有機体が壊滅的な病気を引き起こす可能性があることに精通しています。 植物人間を含む動物。 多くの真菌性病原体が広範囲の宿主に感染する一方で、 他の人は選択した少数しか攻撃できない.

この認識により、科学者たちはマラリアと戦うための新しい戦略を導きました。彼らは自然界で遭遇する真菌性病原体を使って病気を媒介する蚊に感染し、殺すのです。 真菌が武器になったのは今回が初めてではありません。 実際、これはまさに大成功の生物学的農薬の背後にある戦略です。 グリーンマッスル世界中のバッタやバッタを殺します。

属からの病原性真菌のような - それらの天然の病原体による蚊の感染 メタヒジウム - 細菌やウイルスの病原体とは異なり、特に魅力的な戦略です。 菌類は、単に蚊と接触することで蚊に感染する可能性があります。 摂取する必要はありません。 また、菌類は一般的に伝統的な化学殺虫剤よりも環境にやさしいです。 しかし、この戦略は機能しますか?

15年前、 タンザニアの田園地帯での野外試験は。 殺虫真菌を接種した綿シートを蚊がいる家の天井にぶら下げると、蚊の3分の1が感染しました。 マラリア感染モデルによると、このような感染率 マラリアの症例を75%減らすことができる.

だけど メタヒジウム 菌類、 タンザニアの野外試験が示したように、彼らの蚊の宿主に常に感染することができるわけではありません。 そして、真菌感染症は通常、蚊を殺すのに数日かかります。 実験室では、菌類は蚊を殺すのに平均7〜9日かかります。 ブライアンラベットで働いている大学院生 レイセントレガーの研究室、および エティエンヌビルゴ博士研究員 昆虫学者Abdoulaye Diabate、彼らはより多くの蚊に感染し、それらをより速く殺すことができると考えました。

どうやって? クモや甲殻類のように昆虫とその血縁者を含むグループである節足動物の神経系を特異的に攻撃する「ハイブリッド」と呼ばれる毒素を生産するように遺伝子組み換えされた真菌を使用することによって。 同じチームによる2017の以前の実験室実験は既にそれを示した これらのGM菌類は無修飾のものよりも早く蚊を殺しました.

大きな問題は、それが自然に機能するかどうかでした。

真菌とマラリアとの戦い:生物学者が蚊に死をもたらすために真菌を設計する MosquitoSphereチームは、論文の執筆者とSoumousso、Burkina Fasoの地元のボランティアで構成されています。 後列(左から右):Etienne Bilgo、Oliver Zida、Bema Ouattara。 中段:BoureimaSaré、Judicael Zida、Brian Lovett、Moussa Ouattara、MichaÏlouSanfo、Bamory Ouattara。 最前列:ヤヤ・ウアッタラとジャック・グナムバーニ。 ブライアンラベット, のCC BY-SA

GM菌類は蚊をより早く殺し、個体数を激減させる

実地試験によってもたらされるリスクを軽減するために、LovettとBilgoは「蚊取り線香ブルキナファソのSoumoussoにある屋外の条件にぴったり合うように設計された、特別に設計された大規模なスクリーンインフィールドです。 GM毒素産生の胞子を含む綿シートで小屋を設置することによって メタヒジウム 真菌ならびにコントロールとして未修飾真菌を有するもの、LovettおよびBilgoは、70%〜80%の蚊が両方のタイプの小屋に感染していることを発見しました。 しかし GM菌と小屋の蚊 平均5日以内に死亡したのに対し、未変性真菌を有する小屋の蚊は9日近くで死亡した。

真菌とマラリアとの戦い:生物学者が蚊に死をもたらすために真菌を設計する ブルキナファソのSoumoussoにある蚊取り線香の小屋。ここではGMのキラー有毒真菌による実験が行われました。 ブライアンラベット

蚊の個体数が時間とともにどのように変化したかを調べることによって、彼らはまたそれを発見した GM真菌が複数世代の蚊に感染した。 GM菌類のある囲い地では、1,500蚊の初期集団は1ヶ月半後にちょうど13に崩壊しました。

約束とリスク

強力な毒素を持つすでに致命的な真菌性病原体を遺伝的に武装させることによって、研究者たちはマラリアが風土病で蚊が化学殺虫剤に耐性がある世界の一部で蚊の「畑」人口を劇的に減らすことができました。

特にサハラ以南のアフリカでは、マラリア感染を抑制することが急務です。 症例の92%および死亡の93% 起こる。 一緒に、米国環境保護庁の ハイブリッド毒素の承認 Versitudeという商品名で、未修正の使用の承認 メタヒジウム いくつかのアフリカ諸国による「バイオ農薬」としての真菌は、遺伝子組み換えの使用をグリーンライトにする道を開くかもしれません メタヒジウム マラリアとの戦いで真菌。

反対に、致命的な昆虫毒素を持つ真菌を放出すると、「目的外」の昆虫に意図せぬ害が及ぶことが懸念されます。 メタヒジウム 真菌はほんのわずかな範囲の昆虫に感染します 対象外の昆虫がいる場所での実験ミツバチなど、GMに感染していたと未修飾真菌は蜂の生存に影響を与えなかった。 たとえその遺伝子が人間に感染する真菌になったとしても(これは非常にありそうもないシナリオであるが)、毒素は昆虫にしか作用しないので、我々には何の影響も与えないだろう。

雑種毒素を生産する遺伝子の拡散を他の生物で制限する メタヒジウム 菌類はもう一つの潜在的な関心事です。 1つの安全予防策は追加することかもしれません 生存率を低下させる遺伝子スイッチ 室内環境外の真菌 しかし、いくつかの固有の機能もあります。 メタヒジウム そのような大きな、空中浮遊性の、そして紫外線に敏感な胞子のような真菌は - それは分散の可能性を減らす。

有望ではありますが、遺伝子組み換え真菌で蚊を本質的に中毒するというこの戦略は保証されていません。 蚊はこれに対する抵抗を進化させることができます。 しかし、毎年何十万人もの人々がこの病原体に対する致命的なゲームで亡くなっているので、おそらく唯一の確実性は、私たちの対戦相手のように、私たちの戦略も進化させ続ける必要があるということです。会話

著者について

Antonis Rokas、生物科学のCornelius Vanderbilt議長および生物科学および生物医学情報学の教授、 バンダービルト大学

この記事はから再公開されます 会話 クリエイティブコモンズライセンスの下で 読む 原著.

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