Wissenschaftler pflegen einen unwahrscheinlichen Verbündeten im Kampf gegen Mücken und die tödlichen Krankheiten, die sie tragen. Die Infektion von Mücken mit Bakterienstämmen kann die Fähigkeit der Insekten einschränken, Geißeln wie Dengue-Fieber, Gelbfieber und Zika zu übertragen und zu verbreiten, wie Laborstudien zeigen.
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Und jetzt scheinen diese bakteriellen Infektionen, die von einer als Wolbachia bekannten Mikrobengattung stammen, in der Natur bereits wirksam zu sein und die Ausbreitung von Malaria zu verringern, zumindest in Westafrika, was in der realen Welt noch nie zuvor beobachtet wurde.
" Wolbachia scheint als natürliches Mittel zur Bekämpfung von Malaria zu wirken", sagt die molekulare Entomologin Flaminia Catteruccia von der Harvard University. „Das wahre Ausmaß dieses Effekts ist noch nicht bekannt, da wir nur einen kleinen Teil der Mücken getestet haben. Es ist noch in den Anfängen, aber es ist ein vielversprechendes neues Instrument, das einen wichtigen Beitrag zur Bekämpfung der Malaria leisten kann. “
Catteruccia und Kollegen untersuchten 221 weibliche Anopheles- Mücken, die wichtigsten Überträger der afrikanischen Malaria, die in Häusern in Burkina Faso gesammelt wurden. In 12 von ihnen fanden sie Malariaparasiten, ein Verhältnis von fünf Prozent, das mit früheren Studien übereinstimmt. Auf der anderen Seite waren 116 der Mücken mit Wolbachia- Bakterien infiziert, die vor der Entdeckung durch die Gruppe im Jahr 2014 in der Spezies unbekannt waren.
Es wurde jedoch festgestellt, dass nur eine einzige Mücke sowohl für Wolbachia als auch für Malaria positiv ist, was darauf hindeutet, dass das Bakterium Malariaparasiten wirksam daran hindert, sich in Mücken anzusiedeln, in denen das Bakterium vorhanden ist, berichten sie heute in Nature Communications .
Mit Wolbachia infizierte weibliche Stechmücken legten auch Eier und vermehrten sich schneller als ihre Gegenstücke, was wahrscheinlich die Ausbreitung der Infektion und ihre Vorteile gegen Malaria in der lokalen Bevölkerung unterstützt. Eine Stichprobe von 602 Mücken ergab, dass 19 bis 46 Prozent (je nach Stichprobenjahr) den Wolbachia- Stamm wAnga trugen .
„Andere haben Wolbachia in die Mücke gesteckt und konnten zeigen, dass es, wenn es vorhanden ist, einen Effekt auf die Begrenzung von Malariaparasiten hat. Das war alles in einem Labor “, sagt der Biologe Luciano Moreira von der brasilianischen Oswaldo Cruz Foundation und dem globalen gemeinnützigen Eliminate Dengue.
„Diese Gruppe hat in Afrika eine natürlich infizierte Bevölkerung gefunden, was sehr interessant ist. In vielen Teilen Afrikas zum Beispiel ist Malaria ein großes Problem, während es an anderen Orten nicht so ein großes Problem zu sein scheint. Vielleicht liegt das daran, dass Mücken in diesen Gebieten mit Wolbachia infiziert sind . Hier fanden sie eine Situation, in der das in der realen Welt passieren könnte, und das ist sehr wichtig und aufregend. “
Es geht um viel. Mücken gehören zu den tödlichsten Feinden unserer Spezies. Aufgrund der von ihnen übertragenen Krankheiten sterben jedes Jahr etwa 725.000 Menschen an diesen Schädlingen. Ungefähr 60 Prozent dieser Todesfälle sind auf Malaria zurückzuführen.
Wolbachia ist ein verbreitetes Bakterium mit vielen verschiedenen Stämmen. Es infiziert Millionen von Wirbellosen und mehr als die Hälfte aller Insekten, war aber bis vor kurzem nicht bekannt, dass es bei den wichtigsten krankheitsübertragenen Mückenarten vorkommt.
Wolbachia ist nicht ansteckend wie ein Erkältungsvirus. Es wird nur von der Mutter an die Nachkommen weitergegeben, und das Bakterium hat einige interessante Möglichkeiten, seine eigene Zukunft zu sichern.
Die Bakterien entführen das Fortpflanzungssystem der Mücken. Wenn sich Männchen mit Weibchen paaren, die nicht die gleiche Sorte tragen, sind ihre Nachkommen nicht lebensfähig. Die Bakterien sterilisieren effektiv das Sperma des Mannes.
Infizierte Weibchen können sich mit Männchen, die einen passenden Wolbachia- Stamm tragen, oder mit nicht infizierten Männchen fortpflanzen und geben Wolbachia in beiden Fällen an ihre Nachkommen weiter. Dies gibt infizierten Frauen einen Fortpflanzungsvorteil, der es ihnen ermöglicht, in eine Population einzudringen, wenn sie eingeschleppt werden, und die Infektion weit verbreitet.
Es ist nicht ganz klar, mit welchen physiologischen Methoden die Bakterien andere Krankheiten vereiteln, die sich in ihren Mückenwirten ansammeln würden. „Diese Bakterien können das Immunsystem der Mücken auf irgendeine Weise stimulieren und das Abtöten von Malariaparasiten effektiver machen. Oder sie konkurrieren um Ressourcen (möglicherweise wichtige Fettsäuren wie Cholesterin), die auch von Plasmodium benötigt werden “, sagt Catteruccia.
Was auch immer der Grund sein mag, es wird immer deutlicher, dass diese Methoden effektiv sein können.
Anfang dieses Monats hat Moreira eine Studie in Cell Host & Microbe mitverfasst, die zeigt, dass Wolbachia die Ausbreitung des Zika-Virus blockiert. Seine Gruppe fütterte Mücken mit Zika-infiziertem menschlichem Blut, einige mit Wolbachia- Infektionen, andere ohne. Die mit Wolbachia endeten mit viel weniger Zika-Infektionen.
Catteruccia und Kollegen sammelten auch Speichel von Zika-infizierten Mücken und injizierten ihn anderen. Von den 80 Mücken ohne Wolbachia erkrankten 68 (85 Prozent) an einer Zika-Infektion. Von den 80, die Wolbachia trugen, wurde Zika nicht unter Vertrag genommen.
Diese Vorarbeit war vielversprechend, aber nicht überraschend. Andere Projekte haben signifikante Auswirkungen auf Dengue-Fieber gezeigt, eine weitere Krankheit, die von derselben Mückenart verbreitet wird.
Während eines Zeitraums von zehn Wochen im Jahr 2011 hat Scott O'Neill von der Monash University (Australien) im Rahmen von Eliminate Dengue Schwärme von mit Wolbachia infizierten Mücken in zwei nordaustralischen Städten freigesetzt.
Die Insekten überlebten nicht nur, sie gediehen auch. Und auch heute noch tragen die meisten Aedes-Aegypti- Mücken in der Region Wolbachia .
"Jetzt, fünf Jahre später, sind die Populationen für Wolbachia immer noch zu 85 oder 90 Prozent positiv. Sie sind also wirklich gut erhalten und haben in diesen Gebieten keine lokale Übertragung von Dengue-Fieber festgestellt", sagt Moreira.
Eliminate Dengue betreibt derzeit ähnliche Projekte in Indonesien, Vietnam und Kolumbien. Moreira betreibt einen von zwei kleinen Standorten in Rio de Janeiro, Brasilien.
„Wir haben von August letzten Jahres bis Januar dieses Jahres Veröffentlichungen gemacht und befinden uns jetzt in einer Überwachungsphase“, erklärt er. "Jede Woche sammeln wir Mücken und unsere Zahlen zeigen, dass mindestens 80 Prozent mit Wolbachia infiziert sind. Die Infektion ist also nachhaltig und das ist sehr vielversprechend."
Scott O'Neill fügt hinzu, dass Eliminate Dengue nun daran arbeitet, die Skala mit viel größeren, randomisierten Studien in Indonesien und Vietnam zu erweitern.
"Gleichzeitig bereiten wir uns auf große Bereitstellungen von mehr als 1 bis 3 Millionen Menschen in Südamerika vor, um zu lernen, wie große Bereitstellungen logistisch durchgeführt werden können und um die Bereitstellungskosten auf unter 1 USD pro Person zu senken", fügt er hinzu.
In der Zwischenzeit könnte die erste kommerzielle Verwendung des Bakteriums zur Bekämpfung von durch Mücken übertragenen Krankheiten genau hier in den USA im Hinterhof stattfinden. Die EPA prüft derzeit einen Antrag von MosquitoMate, einem Biotech-Unternehmen, das Wolbachia als gezieltes Pestizid gegen asiatische Tigermücken ( Aedes albopictus ) vermarkten will .
Die MosquitoMate-Methode besteht darin, Männchen mit Wolbachia zu züchten und sie dann in die Wildnis (oder in den Hinterhof eines Hausbesitzers) freizulassen, um sie mit einheimischen Weibchen zu züchten. Da keines der Weibchen die Bakterien auf natürliche Weise trägt, sollten alle diese Paarungen steril sein, und die Populationen werden hoffentlich abfallen. Das an der University of Kentucky gegründete Unternehmen hat den Ansatz in den letzten drei Jahren in drei verschiedenen Bundesstaaten getestet und einige Erfolge vermeldet.
Die öffentliche Kommentierungsfrist zu dem Vorschlag endete am 31. Mai, und eine Entscheidung steht bevor.
Natürlich sind Bakterien nicht die einzige faszinierende Option zur Bekämpfung von durch Mücken übertragenen Krankheiten - es gibt viele andere Abschreckungsmittel, und die Bekämpfung der Insekten wird wahrscheinlich jede Waffe im menschlichen Arsenal mit sich bringen. Wie in der Smithsonian Magazine-Titelgeschichte dieses Monats ausführlich dargelegt, könnten Gen-Editing-Techniken verwendet werden, um krankheitsfreie Mücken zu erzeugen - oder die Insekten sogar vollständig auszurotten. Aber diese Methode wird sicherlich kontrovers sein und wird wahrscheinlich für ein Jahrzehnt nicht praktikabel sein.
In der Zwischenzeit sind die weitgehend unbesungenen Wolbachia- Bakterien möglicherweise bereits in der freien Wildbahn im Einsatz und können möglicherweise leichter für weitere Gewinne kooptiert werden.
"Wenn wir natürliche Populationen von Mücken mit Wolbachia finden, können wir versuchen, diese Mücken in andere Gebiete zu bringen, in denen Malaria ein großes Problem darstellt", sagt Moreira. "Dies ist das Endziel. Viele Menschen versuchen, Lösungen für Malaria und andere Krankheiten zu finden, und ich halte Wolbachia für einen vielversprechenden Ansatz."
