29.6.2022 | Svátek má Petr, Pavel


VĚDA: Vymýtí komáři tropické choroby?

13.11.2021

Vědci bojují s komářími přenašeči nemocí na dvou frontách. Vedle nejmodernějších metod genového inženýrství zapřahají do služeb lidstva i podivuhodnou ryze přírodní bakterii.

Komáří populace korálových ostrovů Florida Keys ležících mezi Floridou a Kubou dostala letos na jaře posilu v podobě tři čtvrtě miliardy samečků komára tropického. Vypustila je tu britská biotechnologická firma Oxitec. Samečci se živí nektarem, takže se obyvatelé ostrovů nemusí bát jejich krvežíznivých ataků. Komáři z Oxitexu jsou určeni k tomu, aby zplodili potomstvo s místními samičkami a předali mu vlohu, kterou jim do dědičné informace vložili genoví inženýři. Tato vloha zahubí dcery dřív, než dospějí a nakladou vajíčka. Synové s ní přežijí bez úhony a budou ji přenášet na další generace. Americké úřady si od vypuštění komára s kódovým označením OX5034 slibují razantní oslabení komáří populace na ostrovech a pokles počtu onemocnění, která komáři přenášejí.

Choroby přenášené komáry ohrožují polovinu obyvatel naší planety. Vedle malárie šíří komáři také virus žluté zimnice, zika, dengue, chikungunya. Malárie je po tuberkulóze druhý největší zabiják mezi nakažlivými chorobami. Každý rok se jí nakazí 230 milionů lidí a 400 000 z nich zemře. I další onemocnění přenášená komáry představují vážný problém. Horečkou dengue se nakazí až 400 milionů lidí ročně, přičemž u čtvrtiny z nich má onemocnění vážnější průběh a pět tisíc z nich zemře.

Výhled do budoucna není nijak optimistický, protože případů horečky dengue přibývá. Dnes jsou počty nemocných osmkrát vyšší než před dvaceti lety. Jméno horečky chikungunya pochází z východoafrického jazyka makonde. Znamená „být zkroucený“ a vystihuje stav nemocných, kteří trpí těžkými záněty kloubů. V některých oblastech může při epidemii onemocnět najednou i třetina populace. Chikungunya ukazuje, že by bylo ošidné nahlížet na tyto choroby jako na záležitost dalekých exotických zemí. Už v roce 2007 onemocněly na severu Itálie horečkou chikungunya dvě stovky lidí, protože tam pronikl asijský komár tygrovaný a ten je v přenášení viru velmi zdatný.

Proti mnoha chorobám přenášeným komáry nedisponuje současná medicína ani léky, ani očkovacími látkami. Boj s těmito onemocněními se proto soustřeďuje na likvidaci komárů. Insekticidní postřiky ale ztrácejí na účinnosti, protože si k nim komáři vyvinuli rezistenci a naučili se jim vyhýbat. V oblastech, kde spáče chrání před přenašeči malárie moskytiéry napuštěné insekticidem, přešli komáři z nočních výprav za krví k atakům během dne. Plošné nasazení insekticidů má negativní dopad na životní prostředí, protože postřiky si nevybírají a hubí vedle komárů další druhy hmyzu. Vědci proto hledají prostředky, které by působily specificky jen na komáří přenašeče chorob. Nabízí se jim hned několik možností.

Genetická řetězová reakce

Na ostrovech Florida Keys neměli komáři z Oxitecu premiéru. Firma už otestovala decimaci komárů tropických v Brazílii, v Malajsii a na Kajmanských ostrovech. Všude se podařilo snížit počty komárů a výrazně potlačit šíření horečky dengue nebo nákazu virem zika. Genové inženýrství nabízí i další možnosti. Revoluční technologie CRISPR-Cas9, za niž její autorky Jennifer Doudnaová a Emmanuelle Charpentierová získaly vloni Nobelovu cenu za chemii, umožňuje spustit v populaci komárů jakousi genetickou lavinu. Stačilo by vypustit relativně malý počet komárů se speciální vlohou a ta by se populací šířila řetězovou reakcí. V laboratorním experimentu vědci vypustili do hejna komárů pouhé jedno procento těchto „genetických diverzantů“ a ti už po deseti generacích naprosto převládali. V tropických podmínkách zvládnou komáři deset generací během jediného roku. Tímto způsobem lze přepsat dědičnou informaci celé volně žijící komáří populace a vnést do ní třeba vlohu pro odolnost vůči nákaze viry nebo cizopasnými prvoky zimničkami vyvolávajícími malárii. Samičky těchto komárů by se nevzdaly svého krvežíznivého životního stylu, ale nemoci by přenášet nemohly.

Zatím se nikdo nepokusil komáry nesoucí tento typ vlohy vypustit mimo laboratoře. Vědci chtějí mít jistotu, že v přírodě nevyvolají nevratné změny. Náprava takové chyby by byla komplikovaná, ne-li nemožná. K dispozici jsou už komáři, kteří si vyrábějí bílkoviny hubící zimničky nebo protilátky zneškodňující viry zika, chikungunya či dengue. Nejblíže je vypuštění komárů vzdorujících malárii v africké Burkině Faso.

„Bude zapotřebí ještě několika let výzkumu, než budeme mít geneticky upraveného komára použitelného v boji s malárií. V blízké budoucnosti nemáme v plánu takové komáry v Burkině Faso vypouštět,“ ubezpečuje organizace Target Malaria, která vypuštění komárů rezistentních k malárii připravuje ve spolupráci s americkým Národním ústavem pro zdraví.

Věda málokdy vsází všechno na jednu kartu. Také biologický boj s komářími přenašeči chorob probíhá na několika frontách. V poslední době dosáhli výzkumníci výrazného pokroku díky komárům cíleně nakaženým bakteriemi Wolbachia. Tento mikrob je znám už od první poloviny minulého století. Vědci mu zpočátku nevěnovali pozornost, ale postupně odhalovali jeho podivuhodné schopnosti. Wolbachia se dokáže přizpůsobit životu v těle mnoha bezobratlých tvorů. Hojně se vyskytuje v hmyzí říši, ale infikuje třeba i pavouky, roztoče nebo některé červy. Odhaduje se, že jejími nositeli je minimálně pětina druhů těchto bezobratlých živočichů. Podle některých odhadů ale dosahuje podíl nakažených druhů až 75 procent.

Wolbachia je zdatný manipulátor. Potomci dědí nákazu výhradně od matky a Wolbachia si proto vyvinula celou řadu strategií, jak si přenos na další pokolení zajistit. Pokud se ocitne v organismu vyvíjejícího se samečka, nemusí to pro ni být konečná, protože dokáže jeho vývoj usměrnit tak, aby se nakonec vyvinul v samičku. U samiček donutí vajíčka, aby se z nich i bez oplození vyvíjelo potomstvo, které bude výhradně samičího pohlaví. Mezi nakaženými potomky vyvolá jakési „vraždění neviňátek“, když zahubí většinu samečků a samičkám tak zajistí lepší životní podmínky. Dokonce umí zařídit, aby nakažení samci nemohli zplodit potomky se samičkami bez bakterie nebo se samičkami infikovanými jiným kmenem.

Komáři přenášející choroby, jako je malárie nebo horečka dengue, patří k menšině hmyzích druhů, které se v přírodě bakterií Wolbachia nenakazí. V laboratorních podmínkách je ale nakazit lze. Infikovaní komáři jsou pak zvýšeně odolní k jiným infekcím. Vzdorují zimničkám vyvolávajícím malárii i virům žluté zimnice, dengue, chikungunya či zika. Zatím není úplně jasné, jak toho Wolbachia dosáhne. Prvoky vyvolávající malárii zřejmě „vyhladoví“ poté, co si v těle hostitele uzurpuje velký podíl živin. Virům zřejmě zkříží cestu nabuzením komářího imunitního systému. Nelze ale vyloučit, že Wolbachia vylučuje do organismu komára látky, které narušují životní cyklus zimniček a virů a brání jim v množení. Chrání si tak svého hostitele, aby jí neonemocněl a nezahynul.

Pokud by se podařilo v přírodě rozšířit mezi komářími přenašeči chorob nákazu bakteriemi Wolbachia, postavili bychom nemocem do cesty dvojitou hráz. Snížili bychom razantně schopnost komárů šířit choroby, a navíc bychom srazili početnost jejich populací, protože Wolbachia by manipulovala s jejich pohlavím a rozmnožováním.

První terénní experimenty už proběhly a skončily překvapivě dobře. V okolí australských měst Cairns a Townsville vypustili vědci komáry tropické nakažené bakteriemi Wolbachia. Nákaza se rozšířila na 90 procent tamější komáří populace a to stačilo, aby v obou městech dramaticky ubylo případů horečky dengue. Podobně se podařilo redukovat epidemii dengue vypuštěním komárů nakažených bakterií Wolbachia na Jávě v okolí indonéské Yogyakarty a malajského Kuala Lumpuru. V Brazílii dosáhli stejným způsobem zlepšení nákazové situace u virů zika a chikungunya.

K dispozici jsou už i první kalkulace ekonomické efektivnosti podobných zásahů. V Singapuru utratili v letech 2010 až 2020 za boj s komáry přenášejícími horečku dengue asi 1,5 miliardy dolarů. Přesto tady tato choroba připravila obyvatele odhadem asi o 14 000 roků života ve zdraví. Pokud by se po celou tu dobu vypouštěli komáři cíleně infikovaní bakterií Wolbachia a metoda měla jen 40procentní úspěšnost, ušetřilo by se asi 330 milionů dolarů.

Nákaza bakterií nebo genové úpravy

Obavy z narušení přírodní rovnováhy hubením komárů jsou zřejmě liché v případech, kdy se jedná o komáry zavlečené člověkem mimo jejich domovinu. Hlavní přenašeč virů žluté zimnice, zika, dengue, chikungunya komár tropický pochází z Afriky, ale dnes je rozšířen v tropech celého světa. Původně asijského komára tygrovaného dnes najdeme na všech kontinentech s výjimkou Antarktidy. Vyhubení těchto komárů v nových areálech by tamější přírodu nenarušilo, ale posunulo blíž k původnímu stavu.

Vypouštění komárů nakažených bakterií Wolbachia s sebou nenese zásahy do dědičné informace komára či bakterie, a veřejnost proto tuto technologii přijímá celkem ochotně. Její použití už schválila třeba Kolumbie nebo Vietnam. Kamenem úrazu je vybíravost bakterie Wolbachia. Některé druhy komárů jí vědci nedokážou nakazit. Platí to i o hlavním africkém přenašeči malárie komárovi Anopheles gambiae. Genoví inženýři se proto pokusili bakterii upravit tak, aby do „zakázaných“ komárů proklouzla. Zatím se jim to ale nepodařilo. Wolbachia nástrojům genového inženýrství úspěšně vzdoruje.

Po technické stránce se jeví jako schůdnější nasazení geneticky modifikovaných komárů. To ale naráží na odpor veřejnosti. Obyvatelé Floridy posbírali čtvrt milionu podpisů pod petici vyzývající k zákazu vypuštění komárů OX5034 na ostrovech Florida Keys. Americké federální úřady sice daly komárům na území USA zelenou, jednotlivé státy se do jejich testování nehrnou. Například v Texasu jejich vypuštění neschválili. Situace se ale může velmi rychle změnit, pokud se objeví nová nebezpečná choroba přenášená komáry.

Virus zika byl od roku 1947 znám jako původce málo významného exotického onemocnění. V roce 2007 se ale objevila v Mikronésii nová forma, která se přehnala Tichomořím a v roce 2015 vyvolala epidemii v Jižní Americe. Nový virus napadá i nervový systém a těžce poškozuje mozek plodu v těle matky. Světová zdravotnická organizace proto vyhlásila stav pohotovosti, jejž odvolala až koncem roku 2016. Počty nemocných od té doby poklesly, ale s chorobou se i nadále potýká bezmála stovka zemí světa. Nová choroba nemusí být tak mírná jako zika a pak by se zkušenosti z Florida Keys a dalších lokalit, kde se geneticky modifikovaní komáři testují, hodily stovkám milionů lidí po celém světě.

Autor, profesor zoologie, působí ve Výzkumném ústavu živočišné výroby v Uhříněvsi a přednáší na České zemědělské univerzitě v Praze

LN, 6.11.2021