Por que os mosquitos nos escolhem? Lindy McBride está no caso.

Poucos animais se especializam tanto quanto os mosquitos que transmitem doenças como o Zika, malária e dengue. De fato, do mais de 3,000 espécies de mosquitos no mundo, a maioria é oportunista, disse Carolyn “Lindy” McBride, professor assistente de ecologia e biologia evolutiva e do Princeton Neuroscience Institute.

Eles podem ser mordedores de mamíferos, ou mordedores de pássaros, com uma leve preferência por várias espécies dentro dessas categorias, mas a maioria dos mosquitos não é totalmente indiscriminada nem específica da espécie. Mas ela está mais interessada nos mosquitos que os cientistas chamam de “vetores de doenças” – portadores de doenças que assolam os seres humanos – alguns dos quais evoluíram para picar quase exclusivamente seres humanos..

McBride ganhou duas grandes doações apenas este mês para apoiar sua pesquisa em andamento sobre mosquitos vetores de doenças. Em outubro. 2, os Institutos Nacionais de Saúde anunciaram que McBride recebeu um dos 33 Prêmio Novo Inovador do Diretor do NIH para “cientistas excepcionalmente criativos com ideias de pesquisa altamente inovadoras em um estágio inicial de suas carreiras,”prometendo $2.4 milhões para sua pesquisa nos próximos cinco anos. E em outubro. 23, a Fundação de células-tronco de Nova York nomeou-a um dos seis investigadores do NYSCF-Robertson para 2018, anunciando que irão fornecer $1.5 milhões ao longo de cinco anos para cada um desses “cientistas promissores em início de carreira, cuja pesquisa de ponta tem o potencial de acelerar tratamentos e curas”.

McBride estuda vários mosquitos que transmitem doenças, Incluindo Templos dos Egípcios, que é o principal vetor da dengue, Zika e febre amarela, e Culex pipiens, que transmite o vírus do Nilo Ocidental. UMA. aegypti é especialista em humanos, enquanto C. pipiens é menos especializado, permitindo-lhe transmitir o Nilo Ocidental de pássaros para humanos.

“São os especialistas que tendem a ser os melhores vetores de doenças, por razões óbvias: Eles mordem muitos humanos,”disse McBride. Ela está tentando entender como o cérebro e o genoma desses mosquitos evoluíram para torná-los especializados em humanos – incluindo como eles podem nos distinguir de outros mamíferos de forma tão eficaz..

Pesquisadores do laboratório de McBride costumam soprar ar sobre porquinhos-da-índia Molly (visto aqui) e Mia (não retratado), para coletar seu odor para pesquisa de mosquitos. Em experimentos, os mosquitos podem escolher entre o odor das cobaias e o odor humano; nem os humanos nem os porquinhos-da-índia estão diretamente expostos a picadas de mosquitos.

Foto de Danielle Alio, Escritório de Comunicações

Num comunicado de imprensa conjunto em agosto, Os dois senadores de Nova Jersey elogiaram o trabalho de McBride – embora não nominalmente, uma vez que as subvenções ainda não tinham sido anunciadas publicamente. “Este financiamento ajudará a proteger a saúde pública, apoiando pesquisas inovadoras em Princeton sobre as espécies de mosquitos responsáveis pela propagação de doenças como o Zika., dengue, febre amarela e vírus do Nilo Ocidental, e pode, em última análise, ser a chave para prevenir a transmissão destas doenças,” disse Sen. Cory Booker, quem era de Princeton 2018 Palestrante do dia de aula.

“Este financiamento nos ajudará a compreender melhor as infecções transmitidas por mosquitos, como o vírus do Nilo Ocidental que já infectou várias pessoas em nosso estado,” disse Sen. Bob Menéndez. “É importante que compreendamos completamente os mosquitos e os vírus que eles transportam para que possamos trabalhar para prevenir agressivamente a propagação de novas doenças e proteger todos os habitantes de Nova Jersey.”

Para ajudá-la a entender o que atrai os mosquitos especializados em humanos até nós, McBride compara o comportamento, genética e cérebro do mosquito Zika a uma cepa africana da mesma espécie que não é especializada em humanos.

A bolsa da NYSCF apoiará uma investigação científica básica sobre como os cérebros dos animais interpretam aromas complexos. Essa é uma proposta mais complicada do que parece à primeira vista, uma vez que o odor humano é composto por mais de 100 compostos diferentes – e esses mesmos compostos, em proporções ligeiramente diferentes, estão presentes na maioria dos mamíferos.

“Nenhum desses produtos químicos é atraente para os mosquitos por si só, então os mosquitos devem reconhecer a proporção, a mistura exata de componentes que define o odor humano,”disse McBride. “Então, como o cérebro deles descobre isso?”

A doação do NIH está financiando mais pesquisas aplicadas sobre qual combinação de compostos atrai os mosquitos. Isso pode levar a iscas que atraem mosquitos para armadilhas letais, ou repelentes que interrompem o sinal.

A maioria dos estudos sobre mosquitos nas últimas décadas foram experimentos comportamentais, que são muito trabalhosos, disse McBride. “Você dá a eles um odor e diz, 'Você gosta disso?' e mesmo com cinco compostos, o número de permutações que você precisa fazer para descobrir exatamente qual é a proporção certa – é impressionante.” Com 15 ou 20 compostos, o número de permutações dispara, e com todo o complemento de 100, é astronômico.

Para testar a preferência de odor dos mosquitos, O laboratório de McBride usou principalmente cobaias, pequenos mamíferos com uma mistura diferente de muitos dos mesmos 100 compostos de odor de humanos. Os pesquisadores coletam seu odor soprando ar sobre seus corpos, e então apresentam aos mosquitos a escolha entre água de porquinho-da-índia e um braço humano. “Doméstico” especializado em humanos UMA. aegypti os mosquitos irão em direção ao braço 90 para 95 por cento do tempo, disse McBride, mas a “floresta” africana UMA. aegypti os mosquitos são mais propensos a voar em direção ao aroma da cobaia.

Em outro experimento recente, a então sênior Meredith Mihalopoulos da Classe de 2018 recrutou sete voluntários e fez “testes de preferência” com animais florestais e domésticos. UMA. aegypti mosquitos. Ela deixou os mosquitos escolherem entre ela e cada um dos voluntários, descobrir que algumas pessoas são mais atraentes para os insetos do que outras. Então Alexis Kriete, um especialista em pesquisa no laboratório McBride, analisou o odor de todos os participantes. Eles mostraram que embora os mesmos compostos estivessem presentes, cada humano era mais parecido entre si do que com as cobaias.

“Não há nada realmente único em qualquer odor animal,”disse McBride. “Não existe um composto que caracterize uma espécie de porquinho-da-índia. Para reconhecer uma espécie, você tem que reconhecer misturas.

Com seu novo financiamento, o laboratório McBride será expandido para incluir outros mamíferos e aves em suas pesquisas. A estudante de pós-graduação Jessica Zung está trabalhando com fazendas e zoológicos para coletar cabelos, pele, amostras de penas e lã de 50 espécies de animais. Ela espera extrair o odor deles e analisá-los em uma instalação da Universidade Rutgers que fracione os odores e identifique a proporção dos compostos. Ao inserir seus perfis de odor em um modelo computacional, Ela e McBride esperam entender como exatamente os mosquitos podem ter evoluído para distinguir os humanos dos animais não-humanos.

As bolsas também irão apoiar uma abordagem totalmente nova que está sendo desenvolvido pelo estudante de graduação Zhilei Zhao: imagiologia cérebros de mosquitos em resoluções muito altas para descobrir como um mosquito identifica a sua próxima vítima. “Que combinação de sinais neurais no cérebro fazer com que o mosquito a ser atraídos ou repelidos?”McBride pediu. “Se pudermos descobrir isso, então é trivial selecionar misturas que possam ser atraentes ou repelentes. Você colocou o mosquito lá em cima, abra sua cabeça, imagine o cérebro, estourar um aroma após o outro, e assistir: Atinge a combinação certa de neurônios?”

A chave para esse estudo será o equipamento de imagem fornecido pelo Bezos Center for Neural Circuit Dynamics de Princeton., disse McBride. “Podemos ir até lá e dizer que queremos imaginar isso, nesta resolução, com esta orientação, e alguns meses depois, o microscópio é construído," ela disse. “Poderíamos ter comprado um microscópio pronto para uso, mas teria sido muito mais lento e muito menos poderoso. Ajuda de Stephan Thiberge, o diretor do Centro Bezos, tem sido fundamental para nós.”

McBride começou sua carreira em biologia estudando evolução em borboletas, mas ela foi atraída pelos mosquitos vetores de doenças pela facilidade com que são criados no laboratório. Embora as borboletas que McBride estudou precisem de um ano para se desenvolver, UMA. aegypti Os mosquitos podem passar por um ciclo de vida completo em três semanas, permitindo experimentos genéticos de resposta rápida.

“Foi isso que primeiro me atraiu nos mosquitos,”disse McBride. “Uma das surpresas para mim foi o quão satisfatório é que eles tenham um impacto na saúde humana. Certamente não foi por isso que entrei na biologia – eu estava estudando pássaros e borboletas nas montanhas, o mais longe possível dos humanos - mas eu realmente aprecio esse elemento do trabalho com mosquitos agora.

“Mas o que ainda é emocionante é a facilidade com que podemos manipular os mosquitos para testar hipóteses sobre como novos comportamentos evoluem.. … Podemos criar cepas transgênicas, podemos eliminar genes, podemos ativar neurônios com luz. Todas essas coisas foram feitas em sistemas modelo, como rato e mosca, mas nunca em um organismo não-modelo, nunca em um organismo – estou mostrando meu preconceito aqui – com uma ecologia e evolução tão interessantes.”

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