Geneticky vylepšené bakterie brání přenosu malárie

Celkem 5 různých druhů výtrusovců z rodu zimnička neboli Plasmodium může vstoupit do lidských těl a vyvolat v nich malárii. Nakazit se není v dnešní době nic těžkého. Přenášejí je věčně hladové samičky asi stovky druhů komárů vcelku nenápadným štípancem a s trochou pochybného štěstí si i letmý návštěvník tropů či subtropů odveze malárii domů. O lidech, kteří v malarických oblastech žijí, ani nemluvě. Světová zdravotnická organizace WHO v roce 2010 věděla o 210 milionech nakažených malárií, z nichž přibližně 655 tisíc toho roku na malárii oficiálně zemřelo, mezi nimi mnoho dětí do 5 let. Většinu úmrtí mají na svědomí neblaze proslulé zimničky Plasmodium falciparum a P. vivax. Podle odborníků bude ale skutečný počet mrtvých daleko vyšší, protože v mnoha tropických a subtropických končinách nejsou k dispozici potřebné údaje. Stručně řečeno, malárie je i v jednadvacátém století slušnou metlou lidstva.

Bohužel, náš boj se zlotřilými prvoky se dost vleče. Stále ještě není k dispozici použitelná vakcína, pokud to vůbec kdy bude možné. Cestovatelé jistě důvěrně znají rozličná preventivní antimalarika, jejichž účinek není stoprocentní a jejich užívání nebývá právě příjemné. Samotnou malárii lze s různým úspěchem léčit či alespoň omezovat její příznaky, prohnaní prvoci si ale na používané medikamenty velmi zdatně vytvářejí rezistenci, což před pár lety postihlo i tolik vychvalovaný artemisinin. Dobré výsledky přinášejí technické novinky v ochraně proti komárům a rozhodně funguje i pozvolné potlačování chudoby, která je jednou z hlavních sil pohánějících pandemii malárie. Badatelé se ale přes všemožné obtíže nevzdávají ani na poli základního výzkumu. Studiu malárie a její léčby se věnuje například Johns Hopkins Malaria Research Institute (JHMRI), jehož výzkumné laboratoře jednou za čas oslní novou technologií boje proti zimničkám.

V květnu 2011 se laboratoři Georga Dimopoulose na JHMRI podařilo odhalit bakterii rodu Enterobacter z linie gamaproteobakterií, která je přirozenou součástí mikrobiální flóry střeva komárů. Ukázalo se, že dovede zabíjet zimničky uvolňováním agresivních kyslíkových radikálů. Vědci ze stejné laboratoře na sklonku roku 2011 názorně předvedli, že imunitní systém komárů rodu Anopheles, tedy přenášejících malárii, může být geneticky upraven tak, aby dotyční komáři už malárii na lidi prakticky vůbec nepřenášeli. Trik spočívá ve zvýšení produkce proteinu imunitního systému Rel2, přičemž se ukázalo, že takový zásah nemá závažný vliv na kondici komárů, přinejmenším v laboratorních podmínkách. Geneticky vylepšení komáři žili oproti běžným malarickým komárům srovnatelně dlouho a kladli srovnatelné množství vajíček.

Marcelo Jacobs-Lorena z JHMRI a jeho kolegové nedávno prozkoumali ještě o něco snazší cestu, než je genetické vylepšování hmyzích přenašečů malárie. Geneticky upravili bakterii Pantoea agglomerans (dříve Enterobacter agglomerans), jinak rovněž z okruhu symbiotických střevních enterobakterů tak, aby otrávila zimničky v komárech toxinem, který pochopitelně není jedovatý pro komáry ani pro člověka. První výsledky vypadají poměrně slibně. Jacobs-Lorena a spol. zjistili, že geneticky modifikované kmeny zmíněných bakterií zastavují vývoj nejvíce smrtící zimničky Plasmodium falciparum a zimničky hlodavců Plasmodium berghei uvnitř komára někdy až o 98 procent, přičemž se počet komárů přenášejících zimničky snížil až o pozoruhodných 84 procent.

Badatelé použili k úpravě symbiotických bakterií sekreční systém hemolyzinu A původem z legendární Escherichia coli, který pak v upravených bakteriích rozběhl vylučování různých, mezi zimničkami zaručeně neoblíbených molekul. Nejlepších výsledků dosáhli se skorpinem, což je hybridní peptid zkonstruovaný z lytických peptidů cekropinu a defenzinu a také s molekulou [(EPIP)4], která zahrnuje 4 kopie peptidu enolase–plasminogen interaction peptide (EPIP) a takříkajíc mechanicky brání osídlení střeva komárů zimničkami. Jak se zdá, geneticky vylepšení symbionti trávicí soustavy komárů mají dobré výhledy na to, aby se staly mocnou zbraní v epické bitvě proti malárii.

Autor: RNDr. Stanislav Mihulka Ph.D

Použité zdroje:

Připraveno podle: Genetically Engineered Bacteria Prevent Mosquitoes from Transmitting Malaria. JHMRI News 16.7. 2012, PNAS online 16.7. 2012.

Další použité zdroje:

PLoS Pathogens 7(12): e1002458, Science 332: 855-858, Wikipedia (Malaria).

Obrazové přílohy:

Plasmodium falciparum uprostřed. Kredit: CDC, Wikimedia Commons

Marcelo Jacobs-Lorena. Kredit: JHMRI