¿Por qué nos eligen los mosquitos?? Lindy McBride está en el caso.

Pocos animales se especializan tanto como los mosquitos que transmiten enfermedades como el zika, paludismo y dengue. De hecho, de los mas que 3,000 especies de mosquitos en el mundo, la mayoría son oportunistas, dijo Carolyn "Lindy" McBride, profesor asistente de ecología y biología evolutiva del Instituto de Neurociencia de Princeton.

Pueden ser mordedores de mamíferos., o mordedores de pájaros, con una leve preferencia por varias especies dentro de esas categorías, pero la mayoría de los mosquitos no son totalmente indiscriminados ni específicos de cada especie.. Pero lo que más le interesa son los mosquitos que los científicos llaman “vectores de enfermedades” (portadores de enfermedades que afectan a los humanos), algunos de los cuales han evolucionado para picar a los humanos casi exclusivamente..

McBride ha ganado dos grandes subvenciones este mes para apoyar su investigación en curso sobre los mosquitos vectores de enfermedades.. en octubre. 2, Los Institutos Nacionales de Salud anunciaron que McBride había recibido uno de 33 Premios al Nuevo Innovador del Director de los NIH para “científicos inusualmente creativos con ideas de investigación altamente innovadoras en una etapa temprana de su carrera,"promesa $2.4 millones a su investigación durante los próximos cinco años. y en octubre. 23, la Fundación de células madre de Nueva York la nombró una de sus seis investigadores NYSCF-Robertson para 2018, anunciando que proporcionarán $1.5 millones durante cinco años a cada uno de estos "científicos prometedores que inician su carrera cuya investigación de vanguardia tiene el potencial de acelerar tratamientos y curas".

McBride estudia varios mosquitos portadores de enfermedades, incluso Templos de los egipcios, cuál es el principal vector del dengue, Zika y fiebre amarilla, y Culex pipiens, que porta el virus del Nilo Occidental. UNA. aegypti se especializa en humanos, mientras do. pipiens es menos especializado, permitiéndole transmitir el Nilo Occidental de las aves a los humanos.

“Son los especialistas los que tienden a ser los mejores vectores de enfermedades., por obvias razones: Muerden a muchos humanos.," dijo McBride. Ella está tratando de comprender cómo el cerebro y el genoma de estos mosquitos han evolucionado para especializarse en los humanos, incluido cómo pueden distinguirnos de otros mamíferos con tanta eficacia..

Los investigadores del laboratorio de McBride a menudo hacen flotar aire entre conejillos de indias Molly (visto aquí) y Mía (no en la foto), para recoger su olor para la investigación de mosquitos. En experimentos, Los mosquitos pueden elegir entre el olor de los conejillos de indias y el olor humano.; Ni los humanos ni los conejillos de indias están expuestos directamente a las picaduras de mosquitos..

Foto de Danielle Alio, Oficina de Comunicaciones

En un comunicado de prensa conjunto de agosto, Los dos senadores de Nueva Jersey elogiaron el trabajo de McBride, aunque no por su nombre., dado que las subvenciones aún no se habían anunciado públicamente. “Esta subvención ayudará a proteger la salud pública al respaldar investigaciones innovadoras en Princeton sobre las especies de mosquitos responsables de la propagación de enfermedades como el Zika., dengue, fiebre amarilla y virus del Nilo Occidental, y, en última instancia, puede ser la clave para prevenir la transmisión de estas enfermedades.," dijo Sen. Cory Booker, ¿Quién era Princeton? 2018 Orador del día de clase.

"Esta financiación nos ayudará a comprender mejor las infecciones transmitidas por mosquitos, como el virus del Nilo Occidental que ya ha infectado a varias personas en nuestro estado," dijo Sen. Bob Menéndez. "Es importante que entendamos completamente a los mosquitos y los virus que transportan para que podamos trabajar para prevenir de manera agresiva la propagación de más enfermedades y proteger a todos los habitantes de Nueva Jersey".

Para ayudarla a comprender qué atrae a nosotros a los mosquitos especializados en humanos, McBride compara el comportamiento, genética y cerebros del mosquito Zika a una cepa africana de la misma especie que no se especializa en humanos.

La subvención de la NYSCF apoyará una investigación científica básica sobre cómo los cerebros de los animales interpretan aromas complejos.. Esa es una propuesta más complicada de lo que parece a primera vista., Dado que el olor humano se compone de más de 100 diferentes compuestos, y esos mismos compuestos, en proporciones ligeramente diferentes, Están presentes en la mayoría de los mamíferos..

"Ninguno de esos productos químicos es atractivo para los mosquitos por sí solo, entonces los mosquitos deben reconocer la proporción, la mezcla exacta de componentes que define el olor humano," dijo McBride. “Entonces, ¿cómo lo descubre su cerebro??”

La subvención de los NIH financia más investigaciones aplicadas sobre qué combinación de compuestos atrae a los mosquitos. Esto podría dar lugar a cebos que atraigan a los mosquitos a trampas letales., o repelentes que interrumpan la señal.

La mayoría de los estudios sobre mosquitos en las últimas décadas han sido experimentos de comportamiento., que requieren mucha mano de obra, dijo McBride. “Les das un olor y dices, 'Te gusta este?' e incluso con cinco compuestos, la cantidad de permutaciones que hay que realizar para descubrir exactamente cuál es la proporción correcta es abrumadora”. Con 15 o 20 compuestos, el número de permutaciones se dispara, y con el complemento completo de 100, es astronómico.

Para probar la preferencia olfativa de los mosquitos., El laboratorio de McBride ha utilizado principalmente conejillos de indias., pequeños mamíferos con una mezcla diferente de muchos de los mismos 100 compuestos olorosos de los humanos. Los investigadores obtienen su olor soplando aire sobre sus cuerpos., y luego les presentan a los mosquitos la posibilidad de elegir entre agua de conejillo de indias y un brazo humano.. “doméstico” especializado en humanos UNA. aegypti los mosquitos irán hacia el brazo 90 a 95 por ciento del tiempo, dijo McBride, pero el “bosque” africano UNA. aegypti Es más probable que los mosquitos vuelen hacia el aroma del conejillo de indias..

En otro experimento reciente, Meredith Mihalopoulos, entonces estudiante de último año de la promoción de 2018 reclutó a siete voluntarios e hizo “pruebas de preferencia” tanto con animales forestales como domésticos. UNA. aegypti mosquitos. Dejó que los mosquitos eligieran entre ella y cada uno de los voluntarios., descubrir que algunas personas son más atractivas para los insectos que otras. Entonces Alexis Kriete, un especialista en investigación en el laboratorio McBride, analizó el olor de todos los participantes. Demostraron que si bien los mismos compuestos estaban presentes, cada humano era más parecido entre sí que a los conejillos de indias.

“No hay nada realmente único en el olor de cualquier animal.," dijo McBride. "No existe ningún compuesto que caracterice a una especie de cobaya. Reconocer una especie, hay que reconocer las mezclas”.

Con su nueva financiación, El laboratorio McBride se ampliará para incluir otros mamíferos y aves en su investigación.. La estudiante de posgrado Jessica Zung está trabajando con granjas y zoológicos para recolectar cabello., piel, muestras de plumas y lana de 50 especies animales. Espera extraerles el olor y analizarlos en una instalación de la Universidad de Rutgers que fracciona los olores e identifica la proporción de los compuestos.. Ingresando sus perfiles de olor en un modelo computacional, ella y McBride esperan comprender cómo exactamente los mosquitos pueden haber evolucionado para distinguir a los humanos de los animales no humanos..

Las subvenciones también respaldarán un enfoque completamente novedoso desarrollado por el estudiante graduado Zhilei Zhao.: Obtener imágenes del cerebro de los mosquitos en resoluciones muy altas para descubrir cómo un mosquito identifica a su próxima víctima.. “¿Qué combinación de señales neuronales en el cerebro hacen que el mosquito se sienta atraído o repelido??”Preguntó McBride.. “Si podemos resolver eso, entonces es trivial buscar mezclas que puedan ser atractivas o repelentes. Pones el mosquito ahí arriba., abre su cabeza, imagen del cerebro, pop un aroma tras otro, y ver: ¿Llega a la combinación correcta de neuronas??”

La clave para ese estudio será el equipo de imágenes proporcionado por el Centro Bezos de Dinámica de Circuitos Neurales de Princeton., dijo McBride. “Podemos caminar hasta allí y decir que queremos imaginárnoslo., en esta resolución, con esta orientacion, y unos meses después, el microscopio está construido," ella dijo. “Podríamos haber comprado un microscopio disponible en el mercado, pero habría sido mucho más lento y mucho menos poderoso. Ayuda de Stephan Thiberge, el director del Centro Bezos, ha sido fundamental para nosotros”.

McBride comenzó su carrera en biología estudiando la evolución de las mariposas., pero se sintió atraída por los mosquitos vectores de enfermedades por lo fáciles que son de criar en el laboratorio.. Mientras que las mariposas que estudió McBride necesitan un año para desarrollarse, UNA. aegypti Los mosquitos pueden pasar por un ciclo de vida completo en tres semanas., permitiendo experimentos genéticos de respuesta rápida.

“Eso fue lo que me atrajo por primera vez de los mosquitos.," dijo McBride. “Una de las sorpresas para mí ha sido lo satisfactorio que es que tienen un impacto en la salud humana. Eso no es ciertamente por lo que entré en la biología - yo estaba estudiando las aves y las mariposas en las montañas, tan lejos de los seres humanos como pude - pero realmente apreciar ese elemento de trabajo mosquitos ahora.

“Pero lo que es aún tan emocionante es la facilidad con que podemos manipular los mosquitos para probar hipótesis acerca de cómo los nuevos comportamientos evolucionar. ... Podemos crear cepas transgénicas, podemos noquear a los genes, podemos activar las neuronas con luz. Todas estas cosas se han hecho en sistemas modelo., como ratón y mosca, pero nunca en un organismo no modelo, nunca en un organismo (estoy mostrando mi parcialidad aquí) con una ecología y evolución tan interesantes”.

Fuente:

www.princeton.edu