Чтобы отслеживать комаров-переносчиков болезней, исследователи помечают их штрих-кодами ДНК

Западный Нил, вирус Зика, лихорадка денге и малярия — все это и, передающиеся через укусы инфицированных комаров. Чтобы отслеживать угрозу таких заболеваний для больших популяций, ученым необходимо знать, где находятся комары, где они были и куда могут отправиться.


Но возьмем это от Ребекки Кадинг, исследователя из Университета штата Колорадо, изучающей переносимые комарами арбовирусы: отслеживание комаров — непростая задача. Отлавливать, метить и выпускать отдельных комаров — как это обычно делается с летучими мышами и другими переносчиками болезней — было бы нелепо, если не невозможно. Обычный метод отслеживания комаров включает в себя обливание насекомых флуоресцентным порошком и предоставление им возможности улететь, но этот метод подвержен ошибкам и ненадежен.

Благодаря сотрудничеству с инженерами CSU Кадинг и его коллеги предлагают лучший способ отслеживания комаров для приложений, связанных с болезнями. Их новый метод, который заключается в том, чтобы заставить личинок комаров есть безвредные частицы, полностью состоящие из и белков, может революционизировать то, как люди изучают болезни, переносимые комарами.

Частицы съедобных маркеров комаров — это работа Криса Сноу, доцента кафедры химической и биологической инженерии. В течение последних нескольких лет команда Сноу разрабатывала микроскопические пористые белковые кристаллы, которые самособираются из белка, первоначально обнаруженного в Камплиобактерия jejuni бактерии. С момента изобретения этих очень маленьких, нетоксичных белковых кристаллов, которые имеют высокоточные массивы пор, команда Сноу изучает их различные области применения, такие как улавливание вирусных частиц для облегчения тестирования сточных вод.

Много лет назад они обнаружили, что могут очень легко вставлять флуоресцентные красители или синтетическую ДНК в свои кристаллы, и ДНК не сдвинулась с места даже после многократных промывок и воздействия растворителей. «По чистой случайности мы нашли материал, который очень и очень крепко держится на нуклеиновых кислотах, — сказал Сноу. Он начал думать, что эти фрагменты ДНК могут действовать как «штрих-коды» внутри пористых кристаллов, обеспечивая уникальные отпечатки информации.

Кадинг, адъюнкт-профессор кафедры микробиологии, иммунологии и патологии, услышал об исследованиях Сноу и подумал: можно ли использовать эти маленькие сконструированные кристаллические штрих-коды в приложении для маркировки комаров? Кадинг и Сноу пили кофе и разговаривали.

Это был 2017 год. С тех пор коллектив, который сейчас ласково называет себя «Темный кристалл», провел серию экспериментов, демонстрирующих полезность штрих-кодов Сноу в качестве меток, способных маркировать миллионы отдельных комаров. Пока результаты многообещающие.

Личинки комаров едят штрих-коды

Вот как они это делают: личинки комаров проглатывают вкусную биомассу, предварительно загруженную кристаллами ДНК в растворе. По мере взросления комаров кристаллы ДНК остаются нетронутыми в их кишках, создавая код, который впоследствии можно прочитать с помощью лабораторных методов, таких как количественная полимеразная цепная реакция.