O ciupercă modificată genetic Metarhizium (OMG) pentru a combate țânțarii malariei din Burkina Faso

Echipe de cercetare de la Universitatea din Maryland și Burkina Faso au testat utilizarea unei ciuperci modificate genetic Metarhizium pentru a ucide țânțarii care transportă malarie în regiunea endemică a Burkina Faso.

Țânțarii sunt printre cele mai periculoase animale în ceea ce privește numărul de decese pe care le cauzează în lume. Capacitatea lor de a fi vectori de boli și de a le transmite ființelor umane are ca rezultat mii de decese în fiecare an. În 2015, numai malaria a fost responsabilă de 438.000 de decese (OMS).

Numai țânțarii din genul Anopheles pot transmite malaria. În ceea ce privește țânțarii Aedes, aceștia pot fi vectori de Chikungunya, virusul Zika sau Denge, de exemplu.

Africa, regiune endemică a malariei

Africa este cea mai afectată regiune, cu 90% din cazurile globale de malarie (peste 200 de milioane de cazuri), în special în Nigeria (25% din cazuri), Republica Democrată Congo (11%) și Mozambic (5%) conform OMS.

Malaria este o boală parazitară cauzată de transmiterea prin mușcături de țânțari din genul Anopheles a paraziților protozoare: Plasmodium falciparum (cel mai frecvent) sau Plasmodium vivax sau Plasmodium ovale. Există un singur caz de transmitere de la om la om prin placenta de la femeia însărcinată la copil. Primele simptome (febră, cefalee și frisoane, tremurături cu transpirație rece și transpirație) apar la 10 până la 15 zile după mușcătura infecțioasă. Acești paraziți pot duce la anemie sau chiar la moarte (Institutul Pasteur). Există tratamente orale: artemeter + lumefantrină sau atovaquone + proguanil sau chinină + doxiciclină sau clindamicină sau artemisinină + piperaquină. Desigur, trebuie să consultați un medic în caz de îndoială sau/și infecție !

Lupta împotriva malariei

Una dintre modalitățile de prevenire a malariei este controlul vectorial. Recomandările obișnuite sunt utilizarea de plase de țânțari tratate cu insecticide, spray-uri intra-menajere. Distrugerea sursei de producție de țânțari (zone de apă stătătoare) poate ajuta în această luptă prin drenarea mlaștinilor. Cu toate acestea, începe să apară rezistență la unele insecticide.

O ciupercă modificată genetic pentru uciderea țânțarilor

Cercetătorii de la Universitatea din Maryland au creat o ciupercă modificată genetic Metarhizium modificată genetic care ar putea ucide țânțarii care poartă malarie.

Utilizarea cunoscută a ciupercilor entomopatogene

Nu este nou că încercăm să dezvoltăm alternative la insecticide și o alternativă biologică a fost dezvoltată cu programul de cercetare LUBILOSA (LUTE BIOLOGICE ÎMPOTRIVA LOcustelor și SAuterialelor) finalizat în 2002. „Mușchiul verde” este un biopesticid compus din ciuperca Metarhizium anisopliae care atacă lăcustele și lăcustele. Atunci când această ciupercă intră în contact cu o insectă, Metarhizium secretă enzime inhibitoare (proteaze și chitinaze) care împiedică formarea cuticulei insectei, ceea ce provoacă exuvierea anormală și fatală. Exuația este respingerea năpăditoare a artropodelor atunci când se metamorfozează.

În Tanzania, aplicarea sporilor acestei ciuperci Metarhizium este tradițională în case. Acest lucru reduce numărul mușcăturilor infecțioase, dar această protecție este incompletă, deoarece virulența acestei ciuperci este scăzută.

De ce să folosiți ciuperci pentru a lupta împotriva țânțarilor ?

Avantajul utilizării ciupercilor este că nu este nevoie să fie ingerate pentru a infecta țânțarii, ci doar să le atingă. În urmă cu cincisprezece ani, un proces în Tanzania a arătat că era posibil să se omoare țânțarii Anopheles prin agățarea de foi de bumbac inoculate cu ciuperci Metazhizium anisopliae (Ernst-Jan Scholte 2005). Timpul mediu până la moartea țânțarilor infectați a fost de 3,7 zile și 3,4 zile pentru bărbați și femele, în timp ce durata medie de viață a fost de 5,9 zile și 9,3 zile pentru țânțarii neinfectați.

Îngrijorarea este că infecțiile fungice durează câteva zile până la uciderea țânțarului gazdă.

Dezvoltarea ciupercii OMG

Pentru a depăși această problemă, cercetătorii din Maryland au modificat o tulpină de ciupercă Metarhizium pingshaense pentru a produce o toxină care atacă sistemul nervos al artropodelor (inclusiv insecte, păianjeni, crustacee). Această toxină ω/κ-hexatoxină-Hv1 atacă canalele de tensiune dependente de potasiu și calciu (Bilgo 2017). Această toxină este derivată din veninul păianjenului Hadronyche versuta și este fatală pentru multe insecte, dar nu și pentru șoareci și iepuri.

Această ciupercă OMG a fost testată într-un câmp larg de screening cu 6 compartimente, numit „MosquitoSphere”, conceput să semene cu condițiile externe din Burkina Faso. Existau 2 tipuri de colibe cu foi de bumbac atârnate de tavan care conțineau:

fie spori de ciuperciMetarhiziumOMG (Mp-Hybrid) colorat cu proteină fluorescentă GFP
fie spori de ciuperci care nu sunt OMG (Mp-RFP; WT = Wild Type) colorat în roșu cu o proteină fluorescentă RFP
sau ulei de susan (fără ciuperciMetarhizium), un compartiment de control

Cercetătorii au analizat, de asemenea, modul în care populația de țânțari s-a schimbat în timp, eliberând 1.000 de țânțari masculi și 500 de țânțari femele în aceste colibe.

Moartea mai rapidă a țânțarilor infectați cu ciuperca OMG

Aproximativ 75% dintre țânțari au fost infectați. Țânțarii infectați cu ciuperca modificată Mp-hibrid au murit după 5 zile, în timp ce cei infectați cu ciuperca clasică au murit în medie în 9 zile.

Efect insecticid eficient

Au analizat evoluția a 2 generații de țânțari, după 45 de zile, a doua generație de țânțari a trecut de la o populație inițială de 1500 de țânțari la:

în compartimentul de control (foi cu ulei de susan): 1396 țânțari
în compartimentul cu ciuperca nemodificată: 455 țânțari adulți
în compartimentul cu ciuperca OMG: 13 țânțari adulți, o reducere drastică în 1,5 luni. Ciuperca OMG a scăzut populația de țânțari -91,8 la -92,7%.

Scăderea fertilității țânțarilor

De asemenea, a cauzat o scădere a cantității și calității producției de ouă. Doar 25% dintre țânțarii infectați cu ciuperca OMG au produs ouă, în timp ce 78% dintre țânțarii neinfectați au făcut-o.

De asemenea, atunci când analizăm numărul de ouă depuse de țânțarii femele, în medie, un țânțar neinfectat de ciuperci produce 139 de ouă, dintre care 74 (53%) se vor matura. Un țânțar infectat cu ciuperca Metarhizium OMG produce doar 26 de ouă din care doar 3 ouă vor deveni adulți.

Experimentul a fost reprodus de 3 ori.

Autorii precizează că această ciupercă modificată ar putea avea o acțiune anti-țânțari mai mare (efect sinergic) cu insecticide piretroide. Prin urmare, ar putea fi o alternativă biologică interesantă pentru eradicarea malariei.

Limite și riscuri

Această metodă trebuie testată la scară mai mare în condiții reale. Există, de asemenea, întrebări cu privire la specificitatea infecției în ceea ce privește deteriorarea insectelor care nu sunt vizate de această ciupercă, cum ar fi albinele, de exemplu. Ar trebui să existe o evaluare completă a riscurilor privind caracterizarea moleculară a acestei ciuperci OMG, proprietățile sale toxicologice, precum și efectele asupra mediului. Uciderea unei specii de țânțari ar putea lăsa un prădător fără pradă sau o plantă fără polenizatori. În mod similar, dispersia acestei ciuperci OMG ar trebui controlată.

„Gama restrânsă a gazdei Mp-Hybrid (testată împotriva unui grup de insecte benefice și dăunătoare) limitează posibilele amenințări la adresa insectelor care nu sunt destinate”

Ştiinţă

În cele din urmă, țânțarii ar putea dezvolta, de asemenea, rezistență la aceste toxine. Prin urmare, va fi necesar să aprofundăm cercetările cu privire la această alternativă la insecticidele anti-țânțari.

Pentru a urmări celelalte știri de pe blog sau pentru a afla mai multe despre controversele legate de alimentație, sănătate și mediu, un pic ca sau pe Twitter:
Urmăriți @T_Fiolet

Scholte, E.-J. (2005). O ciupercă entomopatogenă pentru controlul țânțarilor malariei africani adulți. Știință, 308 (5728), 1641–1642. doi: 10.1126/science.1108639

Bissaad și colab. Activitatea biologică a unui biopesticid Mușchiul verde pe stratul de sămânță al lăcustului deșert Schistocerca gregaria (Forskål, 1775) (Orthoptera, Acrididae). Natură și tehnologie

Lovett B și colab. Metarhizium transgenic ucide rapid țânțarii într-o regiune endemică a malariei din Burkina Faso. Ştiinţă. 2019 31 mai; 364 (6443): 894-897