Forscher des Johns Hopkins Malaria Research Institute an der Johns Hopkins Bloomberg School of Public Health haben eine wichtige Entdeckung über Aedes aegypti-Mücken gemacht – eine, die eines Tages zu besseren Methoden zur Reduzierung der Übertragung von Dengue-Gelbfieber von Mücken auf Menschen führen könnte , Zika und andere schädliche und manchmal tödliche Viren.
Ae. Aegypti-Mücken erliegen diesen Viren bei einer Infektion nicht und bewegen sich weiterhin normal und ernähren sich normal. Dadurch können die infizierten Mücken ihre Viruslast auf den Menschen übertragen. Die Forscher entdeckten, dass ein Ae. Das Aegypti-Protein Argonaute 2 spielt über mehrere biologische Mechanismen eine Schlüsselrolle dabei, Mücken trotz dieser Infektionen gesund und aktiv zu halten.
Die Entdeckung stellt einen bedeutenden Fortschritt im Verständnis der Mückenbiologie dar. Es deutet auch auf eine Strategie hin, die darauf abzielt, Ae auszuschalten. Aegypti-Mücken schützen die Abwehrkräfte von Aegypti-Mücken, wenn sie mit bestimmten Viren infiziert werden. Dadurch werden die Mücken abgetötet und dadurch die Übertragung dieser Viren durch Ae verringert. Aegypti für den Menschen.
Anstatt Mücken resistenter gegen die Viren zu machen, eröffnet die Entdeckung einen möglichen Weg, Mücken anfälliger und weniger tolerant gegenüber Virusinfektionen zu machen, was ihre Fähigkeit, Krankheiten zu übertragen, beeinträchtigen würde.
Die Studie wurde am 18. September online veröffentlicht Naturkommunikation.
„Forscher haben sich schon lange gefragt, warum Ae. aegypti-Mücken nicht krank werden, wenn sie mit diesen Viren infiziert sind – unsere Ergebnisse lösen dieses Rätsel effektiv und deuten auf eine potenzielle neue, auf Mücken basierende Strategie zur Krankheitsbekämpfung hin, die weitere Untersuchungen verdient“, sagt der leitende Autor der Studie George Dimopoulos, Ph.D., Professor am Johns Hopkins Malaria Research Institute und in der Abteilung für Molekulare Mikrobiologie und Immunologie der Bloomberg School.
Der Hauptautor der Studie war Shengzhang Dong, Ph.D., ein leitender wissenschaftlicher Mitarbeiter in der Abteilung für Molekulare Mikrobiologie und Immunologie der Bloomberg School.
Ae. Aegypti-Mücken übertragen „von Arthropoden übertragene“ oder „Arbo“-Viren, einschließlich Dengue-Virus, Gelbfiebervirus, Zika-Virus, Chikungunya-Virus und Mayaro-Virus. Diese Krankheitserreger erkranken jedes Jahr Millionen von Menschen auf der ganzen Welt und töten Zehntausende. Für keines dieser Viren gibt es antivirale Therapien.
Derzeit ist ein Impfstoff gegen das Gelbfiebervirus verfügbar. Ein Dengue-Impfstoff ist von der Food and Drug Administration für Personen zwischen sechs und 16 Jahren zugelassen, die bereits eine Dengue-Infektion hatten. Methoden zur Krankheitsbekämpfung für Ae. aegyptibetonen den Einsatz von Insektiziden, die nur begrenzten Erfolg hatten und zu Insektizidresistenzen geführt haben.
Ae. Aegypti-Mücken sind wirksame Überträger von Arborviren, da sie erhebliche Infektionen mit diesen Viren aushalten können, ohne Einbußen bei ihrer gesamten Fortpflanzungsfähigkeit zu erleiden – was Biologen als „Fitness“ bezeichnen. Wenn die Fitness der Mücken beeinträchtigt wäre, hätten sie wahrscheinlich starke Abwehrkräfte gegen diese Krankheitserreger entwickelt. Stattdessen haben sie irgendwie ein Gleichgewicht zwischen Leben und Lebenlassen gefunden, das es ihnen ermöglicht, zumindest moderate Viruslasten ohne offensichtliche Nebenwirkungen zu tragen.
In der neuen Studie untersuchten Dimopoulos und Dong die Rolle von Argonaute 2 (Ago2), einem Protein, das in Mücken als Teil eines wichtigen antiviralen Mechanismus dient, der als Small Interfering RNA (siRNA)-Weg bekannt ist und virale RNAs erkennt und zerstört .
Die Forscher fanden heraus, dass in Ae. Aegypti-Mücken, denen das Ago2-Gen fehlt, ist der siRNA-Weg beeinträchtigt, die Arborvirus-Infektion wird schwerwiegender und die Fähigkeit der Mücken, diese Viren zu übertragen, nimmt stark ab – da sie krank werden, weniger fressen und oft innerhalb weniger Tage sterben.
Die Wissenschaftler zeigten, dass diese erhöhte Sterblichkeit nicht nur durch die Beeinträchtigung des antiviralen siRNA-Signalwegs verursacht wird, sondern auch durch Defekte in zwei anderen Prozessen, die zufällig von Ago2 abhängen: der DNA-Reparatur und einem grundlegenden Abfallbeseitigungsprozess namens Autophagie. Ago2-defiziente Mücken, die Arborviren ausgesetzt waren, erlitten Hyperinfektionen, umfangreiche DNA-Schäden und die Ansammlung von molekularem Abfall in ihren sterbenden Zellen.
Neben der Beleuchtung eines wichtigen Aspekts von Ae. Aegypti Biology deuten die Ergebnisse auf eine mögliche neue Strategie zur Bekämpfung arboviraler Krankheiten hin. Dies würde bedeuten, die Mücken so zu manipulieren, dass Arbovirus-Infektionen den Verlust ihrer Toleranzmechanismen auslösen, möglicherweise über die Hemmung von Ago2. Arborvirus-übertragendes Ae. Aegypti-Mücken würden daher schnell sterben, während die viel größere Anzahl von Nicht-Arborvirus-Mücken, die Ae. aegypti sollte davon nicht betroffen sein.
„Die Biologie der Anfälligkeit und Toleranz von Mücken gegenüber Infektionen ist auch für andere Krankheitserreger ein interessantes Forschungsgebiet“, sagt Dimopoulos. „Zum Beispiel könnten Mücken, die Malariaparasiten übertragen, vielleicht auch so manipuliert werden, dass sie krank werden und einer Infektion erliegen.“
Dimopoulos und seine Forschungsgruppe erforschen nun mögliche Wege zur Entwicklung von Ae. aegypti, um diese mögliche neue Strategie zur Krankheitsbekämpfung zu testen.
Mehr Informationen:
Shengzhang Dong et al., Aedes aegypti Argonaute 2 kontrolliert Arbovirus-Infektion und Wirtssterblichkeit, Naturkommunikation (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-41370-y