Luta contra a malária com fungos: biólogos engenheiro um fungo a ser mortal para os mosquitos

Luta contra a malária com fungos: biólogos engenheiro um fungo a ser mortal para os mosquitos Pulverização de inseticida para matar mosquitos: Os mosquitos são vetores de muitas doenças devastadoras, como a malária. Sukjanya / Shutterstock.com

Mosquiteiros. Inseticidas Insetos estéreis e geneticamente modificados. Agora os cientistas estão adicionando um fungo tóxico geneticamente modificado ao arsenal de armas para eliminar mosquitos que carregam o parasita da malária.

Embora os inseticidas e os mosquiteiros com inseticida, de longe as duas estratégias mais comumente empregadas, tenham efetivamente reduzido o número de infecções e mortes, a carga global da malária não diminuiu nos últimos anos. Em 2017, 219 milhão de pessoas foram infectados com malária e um 435,000 estimado morreu. Isso é porque mosquitos estão evoluindo resistência a inseticidas.

Luta contra a malária com fungos: biólogos engenheiro um fungo a ser mortal para os mosquitos An Anófele mosquito tomando uma refeição de sangue de um hospedeiro humano. É no curso dessas refeições de sangue que os mosquitos transmitem a malária aos seres humanos. CDC

A rápida evolução da resistência é um tema comum e recorrente em nossas corridas armamentistas contra mosquitos transmissores de malária, bem como contra pragas e patógenos em geral. Ao longo do tempo, organismos mutam e evoluem resistência para qualquer novo medicamento que é usado para matá-los. Não é de admirar que os humanos sempre acabem do lado perdedor; É por isso que uma nova arma é necessária. E o mais recente é um fungo assassino.

Lutando contra assassinos com assassinos

Como biólogo evolucionista estudando fungos, Estou familiarizado com a capacidade desses organismos de causar doenças devastadoras em diversos plantas e animais, incluindo humanos. Enquanto muitos patógenos fúngicos infectam uma ampla gama de hospedeiros, outros podem atacar apenas alguns poucos.

Essa percepção levou os cientistas a uma nova estratégia para combater a malária: infectar e matar mosquitos transmissores de doenças usando patógenos fúngicos encontrados na natureza. Esta não é a primeira vez que fungos foram armados. Na verdade, esta é precisamente a estratégia por trás do pesticida biológico altamente bem sucedido, Músculo Verde, que mata gafanhotos e gafanhotos em todo o mundo.

Infectando mosquitos com seus patógenos naturais - como os fungos patogênicos do gênero Metarhizium - é uma estratégia particularmente atraente porque, ao contrário dos patógenos bacterianos ou virais, fungos podem infectar os mosquitos simplesmente entrando em contato com eles e não precisa ser ingerido. Além disso, os fungos são geralmente mais amigáveis ​​ao meio ambiente do que os inseticidas químicos tradicionais. Mas esta estratégia funciona?

Quinze anos atrás, um ensaio de campo na Tanzânia rural mostrou que poderia. Pendurando lençóis de algodão inoculados com fungos que matam insetos nos tetos de casas onde os mosquitos repousam, um terço dos mosquitos foi infectado. De acordo com os modelos de transmissão da malária, tal taxa de infecção poderia reduzir casos de malária por 75%.

Mas Metarhizium fungos como o teste de campo da Tanzânia mostrou, nem sempre são capazes de infectar seus mosquitos hospedeiros. E as infecções fúngicas geralmente levam vários dias para matar os mosquitos. No laboratório, os fungos levam em média entre sete e nove dias para matar os mosquitos, dependendo da dose. Brian Lovett, um estudante de graduação trabalhando em Laboratório de Ray St. Legere Etienne Bilgo, um pós-doutorando trabalhando com entomologista Abdoulaye Diabate, pensaram que poderiam infectar mais mosquitos e matá-los mais rapidamente.

Como? Usando fungos que foram geneticamente modificados para produzir uma toxina chamada "Hybrid", que ataca especificamente o sistema nervoso de artrópodes, um grupo que inclui insetos e seus parentes, como aranhas e crustáceos. Experimentos laboratoriais anteriores em 2017 pela mesma equipe já haviam mostrado que estes fungos GM mataram mosquitos mais rápido que os não modificados.

A grande questão agora era se funcionava na natureza.

Luta contra a malária com fungos: biólogos engenheiro um fungo a ser mortal para os mosquitos A equipe do MosquitoSphere é composta por autores no papel e voluntários locais de Soumousso, Burkina Faso. Fila de trás (da esquerda para a direita): Etienne Bilgo, Oliver Zida, Bema Ouattara; Linha do meio: Boureima Saré, Judicael Zida, Brian Lovett, Moussa Ouattara, Michaulou Sanfo e Bamory Ouattara; Fila da frente: Yaya Ouattara e Jacques Gnambani. Brian Lovett, CC BY-SA

Os fungos geneticamente modificados matam os mosquitos mais rapidamente

Para reduzir os riscos apresentados pelos testes de campo, Lovett e Bilgo testaram seu fungo GM noMosquitoSphere”, Um grande campo projetado especificamente projetado para se aproximar das condições externas em Soumousso, Burkina Faso. Ao instalar cabanas com lençóis de algodão que continham esporos de plantas produtoras de Metarhizium fungos, bem como aqueles com fungos não modificados como controles, Lovett e Bilgo descobriram que 70% a 80% dos mosquitos estavam infectados em ambos os tipos de cabanas. Mas mosquitos em cabanas com fungos geneticamente modificados Morreu em média cinco dias, enquanto mosquitos em cabanas com fungos não modificados morreram após quase nove dias.

Luta contra a malária com fungos: biólogos engenheiro um fungo a ser mortal para os mosquitos As cabanas do MosquitoSphere em Soumousso, Burkina Faso, onde os experimentos com fungos tóxicos matadores da GM ocorreram. Brian Lovett

Ao examinar como as populações de mosquitos se saíram ao longo do tempo, eles também descobriram que Fungos GM infectaram várias gerações de mosquitos. Em um recinto com fungos geneticamente modificados, uma população inicial de mosquitos 1,500 desmoronou para apenas 13 após um mês e meio.

Promessa e riscos

Ao armar geneticamente um patógeno já mortalmente fúngico com uma poderosa toxina, os pesquisadores conseguiram reduzir drasticamente a população de “campos” de mosquitos em uma parte do mundo onde a malária é endêmica e os mosquitos são resistentes a inseticidas químicos.

Existe uma necessidade urgente de reduzir a transmissão da malária, particularmente na África Subsaariana, onde 92% de casos e 93% de mortes ocorrer. Juntos, a Agência de Proteção Ambiental dos EUA aprovação da toxina híbrida sob o nome comercial Versitude, e a aprovação do uso de produtos não modificados Metarhizium fungos como um "biopesticida" por vários países africanos, pode abrir o caminho para a luz verde o uso de transgênicos Metarhizium fungos na luta contra a malária.

Por outro lado, liberar fungos carregando uma toxina de insetos letais levanta preocupações sobre danos não intencionais a insetos “não-alvo”. Metarhizium fungos infectam apenas uma pequena variedade de insetos e experimentos onde insetos não-alvo, como as abelhas, foram infectadas com o GM e os fungos não modificados não afetaram a sobrevivência das abelhas. Mesmo que o gene encontrasse o seu caminho em fungos que infectam seres humanos - um cenário altamente improvável - ele não teria nenhum efeito sobre nós, porque a toxina só funciona em insetos.

Restringir a propagação do gene que produz a toxina híbrida em outros organismos que não Metarhizium fungos é outra preocupação potencial. Uma precaução de segurança pode ser adicionar interruptores genéticos que reduzem a sobrevivência do fungo fora do ambiente interno. Mas também existem vários recursos inerentes Metarhizium fungos - como os esporos grandes, não transportados pelo ar e sensíveis à luz ultravioleta - que reduzem as chances de dispersão.

Embora promissora, essa estratégia de envenenar mosquitos com fungos geneticamente modificados não é garantida. Os mosquitos podem evoluir para resistir a isso. Mas com centenas de milhares de pessoas morrendo a cada ano neste jogo mortal contra patógenos, talvez a única certeza seja que, como nossos oponentes, precisaremos continuar evoluindo nossas estratégias também.A Conversação

Sobre o autor

Antonis Rokas, presidente do Cornelius Vanderbilt em Ciências Biológicas e professor de Ciências Biológicas e Informática Biomédica, Vanderbilt University

Este artigo foi republicado a partir de A Conversação sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.

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