Википедија

Паратрансгенеза

Паратрансгенеза ― техника која се обидува да елиминира патоген од векторските населенија преку трансгенеза на симбионт на векторот. Целта на оваа техника е да бидат контролирани векторските болести. Првиот чекор е да бидат идентификувани белковините кои го спречуваат векторскиот вид да го пренесе патогенот. Гените кои ги кодираат овие протеини потоа се воведуваат во симбионтот, така што тие можат да бидат изразени во векторот. Последниот чекор во стратегијата е да бидат воведени овие трансгенски симбиони во векторски населенија во дивината. Една од употребата на оваа техника е да се спречи смртноста кај луѓето од болести кои се пренесуваат од инсекти. Спречувачките методи и тековните контроли против болестите што се пренесуваат преку вектор зависат од инсектицидите,[1] иако некои сорти комарци може да бидат отпорни на нив. Постојат и други начини за нивно целосно отстранување.[2] „Паратрансгенезата се насочува на користење на генетски модифицирани симбиони на инсекти за да бидат изразени молекули во векторот кои се штетни за патогените што тие ги пренесуваат“.[1] Киселите бактерии Asaia symbionts се корисни во нормалниот развој на ларвите од комарци; сепак, не е познато што им прават симбионите на Asaia на возрасните комарци.[1]

Првиот пример на оваа техника користел Rhodnius prolixus кој е поврзан со симбионтот Rhodococcus rhodnii. R. prolixus е важен инсект-вектор на Шагасовата болест која е предизвикана од Trypanosoma cruzi. Стратегијата била да се модифициран R. rhodnii за да бидат изразени белковини како што е Cecropin A кои се токсични за T. cruzi или кои го блокираат преносот на T. cruzi.[3]

Се прават обиди и кај мувите цеце кои користат бактерии[4][5] и кај комарците со маларија користејќи габи,[6] вируси,[7] или бактерии.[8]

Употреба

уреди

Иако употребата на паратрансгенезата може да послужи за многу различни цели, една од главните цели е „кршење на циклусот на болеста“. Оваа студија се насочува на опитите со мувите цеце и трипанозоми, кои предизвикуваат спиечка болест во Потсахарска Африка. Биологијата за пренос на мувата цеце била проучувана за да биде научено како таа ја пренесува болеста. Ова било направено за да биде најден најдобриот начин за користење на паратрансгенезата, што може да помогне во решавањето на преносот. Во овој случај, паратрансгенезата била искористена за да бидат создадени трипаноциди кои го запираат преносот на трипанозоми во векторот на цеце мувата.[4]

Друга болест предизвикана од пренесувањето на комарците на луѓето е маларијата. Ова е тековен здравствен проблем бидејќи нема ефикасна вакцина и маларијата е смртоносна. „Развојот на иновативни контролни мерки е императив за намалување на преносот на маларија“.[9] Во оваа студија, било откриено дека при користење на паратрансгенезата на Asaia (gfp) кај овие комарци, има помали шанси за болеста.[9] Тие користат противпатогени ефекторни молекули.[9]

Друг пример е кај пчелите. Студијата направена во 2012 година покажала дека користењето бактерии од млечна киселина може да го подобри или помогне во здравјето и варењето на пчелата.[10] Ова е различна употреба на паратрансгенезата и било предложено бидејќи Lactobacillus била лесна цел за паратрансгенеза. Научниците сакале да видат дали одржувањето на микробиомот во цревата на моделот на инсекти ќе помогне да се одржат здрави пчелите и целата колонија.[10] Во последниве години има големо намалување на населенијата и колониите на медоносни пчели. Со користење на паратрансгенезата, научниците и пчеларите се надеваат дека ќе го зголемат населението на медоносни пчели.

Ефекти

уреди
 
Постапката за создавање трансгенски инсекти со преобразба на микробни линии.

Опитите покажале дека ширењето низ населението на комарците е отпорно на паразити создадени преку симбиотската бактерија Serratia AS1. Големата загриженост на регулаторите за ослободување на такви инженерски бактерии на терен покажува дека немало нула можности за „отповикување“. „Serratia AS1 губи плазмиди додека се реплицира кај комарците и во културата, враќајќи се во дива врста и дека хоризонталниот пренос на плазмидот од Serratia AS1 на други бактерии е тешко да биде откриено“.[11] Ова значи дека првичните теренски испитувања може да бидат користени во реверзибилниот систем, покрај ослободените рекомбинантни бактерии кои изразуваат антиплазмодијални соединенија од плазмидот со одредена брзина се враќаат во дива врста.[11]

 
Постапката на преобразба на инсекти преку трансгенски симбионти.

„Паратрансгенезата е генетски изменувани симбиотски организми кои го блокираат развојот на патогенот или преносот преку вектори кои користат изразувачки молекули“. Слика 2 ги прикажува симбиотските вируси на An. gambiae[7] и Ae. aegypti,[12] кои користат бактериски симбиони кои цицаат крв,[3] мувите цеце[13] и комарците.[14] Симбионите кои изразуваат молекули насочени кон развојот на патогенот може да имаат пренос во ендемски региони.[13] Како и со трансгенезата, ширењето на преобразбените симбионти има корист од достапноста на генски погон систем за замена на непреобразбените симбиони присутни во природните векторски населенија, исто така, се гледа во трансгенезата.[13] Паратрансгенезата го намалува преносот на африканските трипанозоми со мувите цеце. Го преобразила родот Sodalis, симбионт на муви цеце пронајдени во средното црево и хемолимфата на Glossina m. morsitans, Glossina p. palpalis, Glossina austeni и Glossina brevipalpis и плунковните жлезди на Gl. стр. palpalis, кои сите се пренесувани вертикално преку женските млечни жлезди.[13] Вертикалниот пренос има GFP-преобразен (recSodalis) кој бил откриен кај 9 од 12 F1 потомци и осум од 12 F2 потомци, што го преобразува симбионтот за да биде ширен низ населението на мувите цеце.[13] Ова резултирало со тоа што Sodalis бил изолиран од Gl. m. morsitans и Gl. fuscipes преобразувајќи се со зелената флуоресцентна белковина, recSodalis добила колонизиран септички не-автоматски вид домаќин на цеце со густина слична на домашната колонизација.[14][15]

Идната насока на векторската паратрансгенеза е во рамките на природните населенија на инсекти и не е утврдено дали преобразбените симбиони можат да ги заменат непреобразбените симбиони. Нема ефекти врз домаќините на инсектите и се способни да се пренесуваат вертикално (преку трансјајнички пренос) или странично (поради навиките за хранење) кога станува збор за симбиони. Ендосимбиотите на Wolbachia е систем управуван од гените и исто така може да влијае на паратрансгенезата.[4]

Wolbachia се интрацелуларни преодни бактерии кои го контролираат размножувањето на инсектите преку цитоплазматска некомпатибилност.[16] „Неинфицираните женки Wolbachia нема да се размножуваат со заразени мажјаци, што ја намалува честотата на незаразени лица и ја зголемува честотата на инсекти заразени со Wolbachia во населението“.[16] Овој ефект ќе предизвика други преодни контролирани преобразени симбиони да бидат ширени во населението на инсекти што ја зголемува честотата.[4] Овие инсекти се: Ae. aegypti, Aedes albopictus и Culex quinquefasciatus.[16] Денсовирусот е пример за тоа како ширењето е преобразено преку симбионти, кои се јавуваат во природните населенија на комарци.

За време на постапката на спроведување како механизам управуван од ген, сојот Wolbachia го намалува животниот век на комарецот за развој на патогенот внатре во комарецот (познат како надворешен период на инкубација).[17] Елиминацијата на векторите на болеста е тешко да се лекува поради намален век на векот на векторот за сопствениот раст од пократко време на раст.[18] Ова значи дека цели кон постарите комарци наместо помладите и ова исто така наведува еволуциски доказ за комарцицидни биоконтроли.[19] Веќе постои време за селективен притисок врз развојот на патогенот кај комарците инфицирани со плазмодиум за Anopheles (барски комарци) од 20% до 40% по гонотрофен циклус[20][19] што резултира со скратување на животниот циклус на паразитот во векторот.

„Еден пристап е да биде намалена векторската способност (линеарен параметар) и векторското преживување (експоненцијален параметар). Двата ефекти заедно треба да го намалат векторскиот капацитет и оптоварувањето со болести во ендемските области и да го спречат преносот“.[14]

Болест

уреди

Болестите кои се пренесуваат преку вектор се чести; затоа, работата за да биде разбрано како се пренесуваат овие болести може да доведе до подобро спречување или третман на овие болести. Векторските болести како што е маларијата се пренесуваат од комарците на луѓето.[21] Trypanosoma cruzi предизвикува Шагасова болест и има напори да биде користена паратрансгенезата за да биде спречено ширењето на оваа болест. Стратегијата е да се промени микробот, а потоа повторно да биде вметнат во инсектот кој е генетски изменет за да ги промени патогените. Во написот „Паратрансгенска контрола на вектор преносливи болести“ е споменато за пристапот кон разбирање на овие болести.[22] Човечката африканска трипанозомијаза (спиечка болест) е болест која погодува многу поединци во Потсахарска Африка. Во последната деценија бројките се приближиле до елиминација. Оваа болест ја пренесуваат мувите и последните неколку напори за контрола на оваа болест се помалку од 10.000 случаи годишно.[23]

Третман

уреди

Постојат многу болести кај кои може да настане паратрансгенеза, а најчеста е маларијата. Трудот „Оценување на корисноста на паратрансгенезата за контрола на маларијата“, го опишува светскиот проблем со маларијата, причина за значајни здравствени проблеми.[2] Го носат комарците и иако најкорисен начин за нивно елиминирање е употребата на инсектициди, некои видови комарци се отпорни на инсектициди. Со цел да се бориме против комарците отпорни на инсектициди, постои генетски конструиран плазмодиум кој е создаден за да помогне во уништувањето на цревата на комарецот.[2] Друга студија со наслов „Користење на инфекција за борба против инфекцијата: габите од паратрансгенеза може да го блокираат преносот на маларија кај комарците“ прикажува ефекторни гени против маларија кои биле вбризгани во ентомопатогената габа, Metarhizium anisopliae.[24] Потоа, габата била вбризгана во неинфицирани комарци и изразена во хемолимфата. Интересната работа во врска со ова е кога другите молекули биле заемно изразени, плунковните жлезди изразиле нивоа на маларија до 98%.[24]

За да биде извршена паратрансгенеза, постојат неколку барања:

  • Симбиотските бактерии можат лесно да бидат одгледувани ин витро.
  • Може да биде генетски изменето, како на пример преку преобразба со плазмид кој го содржи саканиот ген.
  • Инженерскиот симбионт е стабилен и безбеден.
  • Поврзаноста помеѓу векторот и симбионтот не може да биде намалена.
  • Испораката на терен лесно е ракувана.

Наводи

уреди
  1. ↑ 1,0 1,1 1,2 „Inhibition of Asaia in Adult Mosquitoes Causes Male-Specific Mortality and Diverse Transcriptome Changes“. Pathogens. 9 (5): 380. мај 2020. doi:10.3390/pathogens9050380. PMC 7281548. PMID 32429180.CS1-одржување: display-автори (link)
  2. ↑ 2,0 2,1 2,2 „Evaluating the usefulness of paratransgenesis for malaria control“. Mathematical Biosciences. 277: 117–25. јули 2016. arXiv:1311.6216. doi:10.1016/j.mbs.2016.04.005. PMID 27140529.
  3. ↑ 3,0 3,1 „Prevention of insect-borne disease: an approach using transgenic symbiotic bacteria“. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 94 (7): 3274–8. април 1997. Bibcode:1997PNAS...94.3274D. doi:10.1073/pnas.94.7.3274. PMC 20359. PMID 9096383.CS1-одржување: display-автори (link)
  4. ↑ 4,0 4,1 4,2 4,3 Aksoy S, Weiss B, Attardo G (2008). „Paratransgenesis Applied for Control of Tsetse Transmitted Sleeping Sickness“. Transgenesis and the Management of Vector-Borne Disease. Advances in Experimental Medicine and Biology. 627. стр. 35–48. doi:10.1007/978-0-387-78225-6_3. ISBN 978-0-387-78224-9. PMID 18510012.
  5. ↑ „Expression and extracellular release of a functional anti-trypanosome Nanobody® in Sodalis glossinidius, a bacterial symbiont of the tsetse fly“. Microbial Cell Factories. 11: 23. февруари 2012. doi:10.1186/1475-2859-11-23. PMC 3311065. PMID 22335892.
  6. ↑ „Development of transgenic fungi that kill human malaria parasites in mosquitoes“. Science. 331 (6020): 1074–7. февруари 2011. Bibcode:2011Sci...331.1074F. doi:10.1126/science.1199115. PMC 4153607. PMID 21350178.
  7. ↑ 7,0 7,1 „Viral paratransgenesis in the malaria vector Anopheles gambiae“. PLOS Pathogens. 4 (8): e1000135. август 2008. doi:10.1371/journal.ppat.1000135. PMC 2500179. PMID 18725926.
  8. ↑ „Expression of a mutated phospholipase A2 in transgenic Aedes fluviatilis mosquitoes impacts Plasmodium gallinaceum development“. Insect Molecular Biology. 17 (2): 175–83. април 2008. doi:10.1111/j.1365-2583.2008.00791.x. PMC 4137777. PMID 18353106.CS1-одржување: display-автори (link)
  9. ↑ 9,0 9,1 9,2 „Paratransgenesis to control malaria vectors: a semi-field pilot study“. Parasites & Vectors. 9 (1): 140. март 2016. doi:10.1186/s13071-016-1427-3. PMC 4787196. PMID 26965746.CS1-одржување: display-автори (link)
  10. ↑ 10,0 10,1 „Paratransgenesis: an approach to improve colony health and molecular insight in honey bees (Apis mellifera)?“. Integrative and Comparative Biology. 52 (1): 89–99. јули 2012. doi:10.1093/icb/ics089. PMID 22659204.
  11. ↑ 11,0 11,1 „Self-limiting paratransgenesis“. PLOS Neglected Tropical Diseases. 14 (8): e0008542. август 2020. doi:10.1371/journal.pntd.0008542. PMC 7454989. PMID 32810151.
  12. ↑ „Aedes aegypti transducing densovirus pathogenesis and expression in Aedes aegypti and Anopheles gambiae larvae“. Insect Molecular Biology. 10 (5): 397–405. October 2001. doi:10.1046/j.0962-1075.2001.00276.x. PMID 11881803.CS1-одржување: display-автори (link)
  13. ↑ 13,0 13,1 13,2 13,3 13,4 „Tissue tropism, transmission and expression of foreign genes in vivo in midgut symbionts of tsetse flies“. Insect Molecular Biology. 8 (1): 125–32. февруари 1999. doi:10.1046/j.1365-2583.1999.810125.x. PMID 9927181.
  14. ↑ 14,0 14,1 14,2 „Transgenesis and paratransgenesis to control insect-borne diseases: current status and future challenges“. Parasitology International. 59 (1): 1–8. март 2010. doi:10.1016/j.parint.2009.10.002. PMC 2824031. PMID 19819346.
  15. ↑ „Interspecific transfer of bacterial endosymbionts between tsetse fly species: infection establishment and effect on host fitness“. Applied and Environmental Microbiology. 72 (11): 7013–21. ноември 2006. Bibcode:2006ApEnM..72.7013W. doi:10.1128/aem.01507-06. PMC 1636136. PMID 16950907.
  16. ↑ 16,0 16,1 16,2 „Gene drive systems for insect disease vectors“. Nature Reviews. Genetics. 7 (6): 427–35. јуни 2006. doi:10.1038/nrg1870. PMID 16682981.
  17. ↑ „Stable introduction of a life-shortening Wolbachia infection into the mosquito Aedes aegypti“. Science. 323 (5910): 141–4. јануари 2009. Bibcode:2009Sci...323..141M. doi:10.1126/science.1165326. PMID 19119237.
  18. ↑ „Microbiology: Mosquitoes cut short“. Science. 323 (5910): 51–2. 2009. doi:10.1126/science.1168659. PMID 19119208.
  19. ↑ 19,0 19,1 „How to make evolution-proof insecticides for malaria control“. PLOS Biology. 7 (4): e1000058. април 2009. doi:10.1371/journal.pbio.1000058. PMC 3279047. PMID 19355786.
  20. ↑ „A simplified model for predicting malaria entomologic inoculation rates based on entomologic and parasitologic parameters relevant to control“. The American Journal of Tropical Medicine and Hygiene. 62 (5): 535–44. мај 2000. doi:10.4269/ajtmh.2000.62.535. PMC 2483339. PMID 11289661.
  21. ↑ „Viral paratransgenesis in the malaria vector Anopheles gambiae“. PLOS Pathogens. 4 (8): e1000135. август 2008. doi:10.1371/journal.ppat.1000135. PMC 2500179. PMID 18725926.
  22. ↑ „Paratransgenic control of vector borne diseases“. International Journal of Biological Sciences. 7 (9): 1334–44. 2011. doi:10.7150/ijbs.7.1334. PMC 3221369. PMID 22110385.
  23. ↑ „Determinants of Human African Trypanosomiasis Elimination via Paratransgenesis“. PLOS Neglected Tropical Diseases. 10 (3): e0004465. март 2016. doi:10.1371/journal.pntd.0004465. PMC 4783105. PMID 26954675.
  24. ↑ 24,0 24,1 „Using infections to fight infections: paratransgenic fungi can block malaria transmission in mosquitoes“. Future Microbiology. 6 (8): 851–3. август 2011. doi:10.2217/fmb.11.71. PMC 3243618. PMID 21861618.
Преземено од „https://mk.wikipedia.org/w/index.php?title=Паратрансгенеза&oldid=5164061“