Вчені розшифрували геном мухи цеце

Відео: Освіта ДНК і походження людини

10-річний проект, в якому було задіяно понад 140 дослідників з усього світу, приніс свої плоди.

Вченим вдалося повністю розшифрувати генетичний код сумнозвісної мухи цеце (Glossina morsitans).

Ця комаха є єдиним переносником африканської сонної хвороби, яка загрожує десяткам мільйонів людей, які проживають в тропічній та субтропічній Африці.

Міжнародна команда, очолювана співробітниками Єльської школи громадського здоров`я в Нью-Хейвені, зібрала найцінніші дані про геном, які допоможуть краще зрозуміти біологію цеце і паразита тріпаносоми, якого вона поширює.

Вчені сподіваються, що їх робота буде стимулювати нові наукові відкриття, які дозволять впоратися з нескінченної епідемією сонної хвороби в Африці. Поряд з генетичною картою, яка була опублікована в журналі Science, команда також підготувала вісім науково-дослідних статей, що друкуються в спеціальному збірнику в декількох випусках видання PLOS.

Доктор Джеффрі Аттарді (Geoffrey Attardo), дослідник з Єльської школи громадського здоров`я та головний автор статті в Science, каже: «Публікація повного генетичного коду мухи цеце - це велике досягнення для дослідників цієї області. Воно стало плодом важкої багаторічної роботи цілої групи вчених. Ми сподіваємося, що це буде цінним ресурсом для майбутніх робіт біологічного співтовариства ».

Африканський трипаносомоз загрожує мільйонам

По всій території тропічній та субтропічній Африки близько 70 мільйонів чоловік щодня наражаються на ризик заразитися африканської сонної хворобою, яка в багатьох випадках закінчується летально.

Африканський трипаносомоз протікає в дві стадії. Перша стадія інфекції починається з жару, головного болю, ломоти в суглобах і свербіння. На цій стадії хвороба ще можна вилікувати, якщо вчасно поставити правильний діагноз. На другій стадії, коли паразит проникає через гематоенцефалічний бар`єр і вражає мозок, спостерігається незвичайна сонливість, сплутаність свідомості, порушення координації, кома і смерть.

Без лікування африканська сонна хвороба смертельна. Діагностика її на ранній стадії утруднена, і вимагає спеціально підготовленого персоналу і лабораторних аналізів. Існуючі ліки не гарантують 100% результат, дуже дорогі і токсичні.

У худоби тріпаносоми викликають анемію, слабкість і втрату ваги, які можуть закінчитися смертю. Результат для місцевого тваринництва - багатомільярдні втрати щороку.

Найсильніше вражені хворобою Уганда, Демократична Республіка Конго і Судан, але африканський трипаносомоз зустрічається більш ніж в 30 державах цього регіону. Зусилля світової спільноти зменшили захворюваність в регіоні, проте численні «гарячі точки» і злидні в тропічній Африці заважають роботі медиків, тому проблема залишається актуальною.

Генетичний «креслення» небезпечного комахи

Розкривши, крок за кроком, весь генетичний код мухи цеце, дослідники склали докладний «список запчастин» організму. Всього було представлено понад 12 000 генів, які контролюють активність різних протеїнів мухи.

Це відкриття допоможе вченим прискорити вивчення незвичайної біології цеце, а в майбутньому дасть можливість розробити нові методи і стратегії боротьби зі смертельно небезпечних комах.

Під час роботи вчені зіткнулися з біологічними, технічними та економічними труднощами. Що незвично для геномного проекту, вчені обмежилися вивченням одного генетичної лінії комахи - це спростило з`єднання маленьких фрагментів коду (кожен складається з тисяч «букв») в великі структури (мільйони «букв»). Геном мухи цеце складається з 366 мільйонів таких «букв», або залишків, що приблизно в десять разів менше людського генома. Спрощений підхід полегшив роботи на технічному фронті, але вченим додалося проблем в іншому.

Коли проект починався, було дуже складно і дорого отримувати генетичний матеріал з комахи, але з часом техніки удосконалювалися.

Маючи повний геном цеце, дослідники отримали шанс знайти потенційні слабкі місця організму, які допоможуть або порушити взаємодію мухи з паразитом, або виключити його передачу людям.

У виданнях Science і PLOS наведені деякі приклади того, як генетична адаптація дозволила цеце стати таким унікальним створенням, і як вона передає хвороба людині.

Наприклад, у мухи цеце розвинувся унікальний біологічний метод пошуку своєї здобичі. Різні види мух вистежують потенційних господарів або за допомогою нюху, або за допомогою зору. Вчені знайшли набір протеїнів запаху і зору, які, судячи з усього, керують цеце в пошуках їжі і партнера для спаровування.

Він також знайшли ген світлочутливих рецепторів rh5 - відсутню ланку, яка може пояснити, чому цеце залучають чорні і сині кольори. Ця характерна особливість комахи вже була використана при створенні пасток для контролю поширення цеце.

У цеце є цілий арсенал активних молекул, які допомагають їм харчуватися кров`ю господарів. Вчені відкрили групу генів, які відповідають за склад слинних залоз комахи. Ці гени можуть брати участь у виробленні речовин, які заважають людині вчасно відреагувати на укус мухи.

Дослідники святкують закінчення великого проекту

Професор серапе Аксой (Serap Aksoy), викладач у відділенні епідеміології та інфекційних хвороб Єльської школи громадського здоров`я, був ініціатором величезного проекту в першій половині 2000-х років. Тоді роботи, які оцінили приблизно в 10 мільйонів доларів, були профінансовані Всесвітньою організацією охорони здоров`я та іншими громадськими і приватними спонсорами.

Професор Аксой каже, що вони були «дуже щасливі досягти фінального рубежу дослідження». Він розділяє надію на те, що ця робота допоможе біологічному співтовариству відкрити нові і поліпшити існуючі методи боротьби з сонної хворобою.

Єльський команда тісно співпрацювала з колегами з інституту Wellcome Trust Sanger в Кембриджі (Великобританія), на базі якого проводилося секвенування генома, а також з багатьма іншими вченими з Європи і Африки.