Что если вместо того, чтобы убивать комаров, которые переносят малярию, мы пытаемся убить крошечного малярийного паразита внутри скитеров, прежде чем они смогут передать его людям, когда они кусаются?
Этот вопрос возник у Фламинии Каттеруччи и Дуга Патона; она заведующая лабораторией, а он научный сотрудник в Гарвардской школе общественного здравоохранения имени Чана. Десятилетия прогресса в борьбе с этой болезнью в последние годы зашли в тупик, что побудило многих переосмыслить наше лучшее средство в борьбе с постельными сетками, обработанными инсектицидами.
Всемирная организация здравоохранения считает, что обработанные инсектицидами постельные принадлежности предотвращают, по оценкам, 1,3 миллиарда случаев малярии и 6,8 миллиона случаев смерти от этой болезни с 2000 года. Однако существует опасение, что комары развивают устойчивость к одному классу инсектицидов, используемых в сетях. - пиретроиды. Многие ученые считают, что быстрое появление резистентности к инсектицидам может замедлить усилия по искоренению болезни.
«В этой области существует консенсус в отношении того, что нам нужны новые и разнообразные инструменты, чтобы продолжать добиваться прогресса в борьбе с малярией», - говорит Самир Бхатт, ученый, изучающий эпидемиологию малярии в Имперском колледже Лондона.
Исследование, опубликованное сегодня в журнале Nature, предлагает такой подход - убить паразита, вызывающего малярию, пока он находится внутри комара, вместо того, чтобы убивать самого комара. Лаборатория Catteruccia в Гарвардском университете продемонстрировала, что противомалярийное лекарство может передаваться комарам через короткий, прямой контакт и эффективно останавливать передачу паразита.
«Это действительно большое дело», - говорит Бхатт, который не принимал участия в исследовании. «Обработанные сети - не единственный ответ, но это может быть очень важно. Я немного удивлен, что никто не думал об этом раньше».
Сопротивление развивается
Пиретроиды готовы стать жертвами собственного успеха. С начала века более миллиарда обработанных пиретроидом противомоскитных сеток были распределены по всей Африке и оказались чрезвычайно эффективными в снижении уровня малярии. Исследователи считают, что обработанные инсектицидом постельные принадлежности ответственны за 68 процентов всех предотвращенных случаев заболевания малярией с 2000 года.
Эти сети работают так хорошо, потому что спящий человек физически защищен, но его запах привлекает комаров, чтобы приземлиться в сети. Они впитывают инсектицид через свои ноги, и это позже убивает их. Меньшее количество комаров означает меньше возможностей для передачи малярии.
Но природа часто находит способ обойти, казалось бы, мощное вмешательство человека. В последние несколько лет случаи комаров, устойчивых к пиретроидам, все чаще появляются в Африке. Дуг Патон, исследователь докторской диссертации в Гарварде, который возглавлял исследование, говорит, что «комары, с которыми мы работали в полевых условиях в Буркина-Фасо, по существу стали невосприимчивыми к пиретроидным концентрациям, которые обычно убивают комаров». В настоящее время сопротивление широко распространено и присутствует в большинстве групп населения по всей Африке.
Чтобы дать отпор, «все более и более высокие концентрации пиретроидов используются для достижения подобных эффектов», - говорит Каттеруччиа. Эта тенденция проблематична, потому что инсектициды полезны только в узком сладком месте, будучи смертельными для насекомых, но безопасными для людей. По словам Патона, более высокие концентрации могут быть менее безопасными. В настоящее время пиретроиды являются единственным инсектицидом, одобренным для использования в противомоскитных сетках, что означает, что не существует готовых альтернатив.
Степень, в которой пиретроиды сопротивление отвечает за остановившийся успех стратегий борьбы с малярией является дискуссионной, в соответствии с Catteruccia. Но надвигающаяся проблема побудила ее лабораторию исследовать другие варианты.
Новый подход
Вместо того, чтобы экспериментировать с новыми химическими веществами для уничтожения комаров, Каттеруччия и Патон рассмотрели другую сторону уравнения малярии: сам паразит. Малярия вызывается паразитом Plasmodium, одноклеточным простейшим, который забирается самкой комара, который питается инфицированным хозяином, размножается в ее кишечнике, а затем быстро извивается в кровоток человека, в то время как комар питается людьми.
Противомалярийные препараты в организме человека предотвратить болезнь, останавливая Plasmodium паразита от размножения в нашем организме. В то время как в предыдущей работе была предпринята попытка введения противомалярийных препаратов против комаров путем кормления, эти стратегии никогда не были успешными. Команда Catteruccia хотела выяснить, может ли контактный способ переноса, который оказался настолько эффективным при доставке инсектицидов через сетку, также работать на противомалярийные препараты.
Исследователи покрыли чашку Петри атаквавоном, противомалярийным препаратом, обычно используемым у людей, который разрушает митохондрии паразита. Комары часто приземлялись на обработанную поверхность в течение приблизительно шести минут, а затем им давали кровную муку, изобилующую паразитом малярии.
В то время как контрольные комары, которые не подвергались воздействию противомалярийных препаратов, были переполнены паразитами через неделю после приема крови, ни один из комаров, получавших противомалярийные препараты, не страдал от паразита. Никто.
«Комары приземляются на эту поверхность, подпрыгивают на ней в течение нескольких минут, а затем просто не заражаются после крови, наполненной паразитами», - говорит Патон. «Мы надеялись на эффект, но не ожидали такого рода полной блокировки передачи».
Патон говорит, что часть этой эффективности проистекает из уязвимости плазмодия на стадии его жизненного цикла внутри комара. Там просто не так много Plasmodium для наркотиков, чтобы убить внутри комара, как есть внутри людей, что делает его легче уничтожить их.
Catteruccia говорит, что эти результаты являются доказательством того, что противомалярийные противомоскитные сетки могут стать новым мощным инструментом. Она и ее коллеги утверждают, что добавление противомалярийных средств и инсектицидов в постельные сети при передаче малярии может значительно улучшить меры контроля.
«Мы находимся на этапе борьбы с малярией, когда осознаем необходимость дополнительных, неинсектицидных средств», - говорит Бхатт. «Это исследование показывает, что противомалярийные препараты, в принципе, можно положить в постельные сетки и уменьшить передачу».
Ориентация на самого малярийного паразита, а не на комаров, делает это вмешательство особенно привлекательным для Бхатт. «Комары не проблема, паразит - проблема», - говорит Бхатт. «Поскольку комары не пострадают от этого, у них нет выбора для развития устойчивости, что приводит к меньшему нарушению экосистемы».
Конечно, сам паразит может развить устойчивость, но Патон говорит, что это может быть более управляемым, чем устойчивость к инсектицидам. Легко комбинировать противомалярийные препараты, которых много, чтобы противостоять резистентности.
Поскольку постельные сети являются знакомым и устоявшимся контролем во многих частях мира, инфраструктура для производства и распределения уже существует. Каттеруччия говорит, что добавление противомалярийных препаратов в постельные сети может быть простым дополнительным производственным шагом. Без необходимости изобретать велосипед, это вмешательство может быть быстро использовано для широкого использования.
Конечно, это должно быть доказано безопасным для людей и окружающей среды, говорит Каттеруччиа. Препарат, который они использовали в своем исследовании, уже был одобрен для использования человеком, что может ускорить процесс дальнейшего тестирования.
По словам Бхатта, в настоящее время Атоваквон довольно дорогой, и для его практического применения необходима более дешевая альтернатива. По его словам, поиск альтернативы, безусловно, возможен, и, что более важно, «это исследование показывает, что в принципе вы можете сделать это».