Немногие животные специализируются так тщательно, как комары, переносящие такие болезни, как Зика., малярия и лихорадка денге. по факту, из более чем 3,000 виды комаров в мире, большинство из них оппортунистические, сказала Кэролайн «Линди» Макбрайд, доцент кафедры экологии и эволюционной биологии Принстонского института нейронаук.

Это могут быть кусающие млекопитающие, или птичьи кусаки, с умеренным предпочтением различных видов в этих категориях, но большинство комаров не являются ни полностью неизбирательными, ни видоспецифичными.. Но больше всего ее интересуют комары, которых ученые называют «переносчиками болезней» — переносчиками болезней, от которых страдают люди. Некоторые из них в ходе эволюции эволюционировали, чтобы кусать почти исключительно людей..

Макбрайд выиграла два крупных гранта только в этом месяце для поддержки своих текущих исследований комаров-переносчиков болезней.. Октябрь. 2, Национальные институты здравоохранения объявили что Макбрайд получил один из 33 Премия New Innovator Awards директора НИЗ для «необычайно творческих ученых с весьма инновационными исследовательскими идеями на раннем этапе своей карьеры».,» обещая $2.4 миллиона на ее исследования в течение следующих пяти лет. И в октябре. 23, the Нью-Йоркский фонд стволовых клеток назвал ее одним из шести своих следователей NYSCF-Робертсона. 2018, объявив, что они предоставят $1.5 миллионов в течение пяти лет каждому из этих «многообещающих молодых ученых, чьи передовые исследования могут ускорить лечение».

Макбрайд изучает нескольких комаров-переносчиков болезней, в том числе Храмы египтян, который является основным переносчиком лихорадки денге, Зика и желтая лихорадка, а также Кулекс пипиенс, который является переносчиком вируса Западного Нила. А. Египет специализируется на людях, в то время как С. пипиенс менее специализирован, позволяя ему передавать Западный Нил от птиц к людям.

«Именно специалисты, как правило, являются лучшими переносчиками болезней., по понятным причинам: Они кусают многих людей,- сказал МакБрайд. Она пытается понять, как мозг и геном этих комаров эволюционировали, чтобы они специализировались на людях, в том числе и то, как они могут так эффективно отличать нас от других млекопитающих..

Исследователи из лаборатории Макбрайда часто обдувают морскими свинками Молли воздухом. (видел здесь) и Миа (не изображен), собрать их запах для исследования комаров. В экспериментах, комарам предоставляется выбор между запахом морской свинки и запахом человека.; ни люди, ни морские свинки не подвергаются непосредственному воздействию укусов комаров..

Фото Даниэль Алио, Управление коммуникаций

В совместном пресс-релизе в августе, Два сенатора от Нью-Джерси высоко оценили работу Макбрайда, хотя и не по имени, поскольку гранты еще не были публично объявлены. «Это грантовое финансирование поможет защитить общественное здравоохранение, поддерживая новаторские исследования в Принстоне видов комаров, ответственных за распространение таких болезней, как Зика., денге, желтая лихорадка и вирус Западного Нила, и в конечном итоге может стать ключом к предотвращению передачи этих заболеваний.,- сказал Сен. Кори Букер, кто был в Принстоне 2018 Спикер классного дня.

«Это финансирование поможет нам лучше понять инфекции, передающиеся комарами., например, вирус Западного Нила, которым уже заразилось несколько человек в нашем штате.,- сказал Сен. Боб Менендес. «Важно, чтобы мы полностью понимали комаров и вирусы, которые они переносят, чтобы мы могли активно предотвращать распространение дальнейших заболеваний и защищать всех жителей Нью-Джерси».

Помочь ей понять, что привлекает к нам комаров, специализирующихся на человеке., Макбрайд сравнивает поведение, генетика и мозг комара Зика к африканскому штамму того же вида, который не специализируется на людях.

Грант NYSCF поддержит фундаментальное научное исследование того, как мозг животных интерпретирует сложные ароматы.. Это более сложное предложение, чем кажется на первый взгляд, поскольку человеческий запах состоит из более чем 100 разные соединения — и те же самые соединения, в немного других соотношениях, присутствуют у большинства млекопитающих.

«Ни один из этих химикатов сам по себе не привлекателен для комаров., поэтому комары должны распознавать соотношение, точная смесь компонентов, определяющая запах человека,- сказал МакБрайд. «Так как же их мозг это понимает?»?»

Грант NIH финансирует дополнительные прикладные исследования того, какая комбинация соединений привлекает комаров.. Это может привести к появлению приманок, привлекающих комаров к смертельным ловушкам., или репелленты, которые прерывают сигнал.

Большинство исследований комаров в последние десятилетия представляли собой поведенческие эксперименты., которые очень трудоемки, сказал Макбрайд. «Вы даете им запах и говорите, 'Тебе нравится это?' и даже с пятью соединениями, количество перестановок, которые вам придется пройти, чтобы точно определить правильное соотношение, — это ошеломляет». С 15 или же 20 соединения, количество перестановок резко возрастает, и в полном составе 100, это астрономически.

Чтобы проверить вкусовые предпочтения комаров, В лаборатории Макбрайда в основном использовались морские свинки., мелкие млекопитающие с различной смесью многих из тех же самых 100 запахи человека. Исследователи улавливают их запах, обдувая тела воздухом., а затем они предлагают комарам выбор между водой из морской свинки и человеческой рукой.. Специализированный на человеке «домашний» А. Египет комары пойдут к руке 90 в 95 процентов времени, сказал Макбрайд, но африканский «лес» А. Египет комары с большей вероятностью полетят в сторону аромата морской свинки.

В другом недавнем эксперименте, тогдашний старший Мередит Михалопулос из класса 2018 набрали семь добровольцев и провели «тесты предпочтений» как с лесными, так и с домашними А. Египет москиты. Она позволила комарам выбирать между собой и каждым из добровольцев., обнаружил, что некоторые люди более привлекательны для насекомых, чем другие.. затем Алексис Крите, специалист-исследователь в лаборатории Макбрайда, проанализировали запах всех участников. Они показали, что, хотя одни и те же соединения присутствовали, каждый человек был больше похож друг на друга, чем на морских свинок.

«В запахе животного нет ничего уникального.,- сказал МакБрайд. «Нет ни одного соединения, которое характеризовало бы вид морских свинок.. Чтобы распознать вид, вы должны распознавать смеси».

Благодаря новому финансированию, Лаборатория Макбрайда будет расширяться и включать в свои исследования других млекопитающих и птиц.. Аспирантка Джессика Зунг работает с фермами и зоопарками по сбору волос., шерсть, образцы перьев и шерсти из 50 виды животных. Она надеется извлечь из них запах и проанализировать запахи в лаборатории Университета Рутгерса, которая фракционирует запахи и определяет соотношение соединений.. Путем ввода профилей запахов в вычислительную модель., она и Макбрайд надеются понять, как именно комары могли эволюционировать, чтобы отличать людей от животных, не являющихся людьми..

Гранты также поддержат совершенно новый подход, разрабатываемый аспирантом Чжилеем Чжао.: визуализация мозга комара с очень высоким разрешением, чтобы выяснить, как комар идентифицирует свою следующую жертву. «Какая комбинация нейронных сигналов в мозгу заставляет комара притягиваться или отталкиваться?»?— спросил Макбрайд. «Если мы сможем это понять, тогда нетрудно проверить смеси, которые могут быть привлекательными или отталкивающими.. Ты посадил туда комара, открой ему голову, изображение мозга, выпускать один аромат за другим, и смотри: Поражает ли он правильную комбинацию нейронов??»

Ключом к этому исследованию станет оборудование для визуализации, предоставленное Принстонским центром динамики нейронных цепей Безоса., сказал Макбрайд. «Мы можем подойти туда и сказать, что хотим изобразить это, в этой резолюции, с такой ориентацией, и несколько месяцев спустя, микроскоп построен," она сказала. «Мы могли бы купить готовый микроскоп, но это было бы намного медленнее и менее мощно. Помощь от Стефана Тиберге, директор Центра Безоса, имело для нас решающее значение».

Макбрайд начала свою карьеру биолога, изучая эволюцию бабочек., но комары-переносчики болезней привлекли ее тем, насколько легко их выращивать в лаборатории.. В то время как бабочкам, которых изучал Макбрайд, нужен год, чтобы развиться, А. Египет комары могут пройти весь жизненный цикл за три недели, позволяющий проводить быстрые генетические эксперименты.

«Вот что меня в первую очередь привлекло комары.,- сказал МакБрайд. «Одним из сюрпризов для меня стало то, насколько приятно то, что они оказывают влияние на здоровье человека.. Я, конечно, не поэтому занялся биологией — я изучал птиц и бабочек в горах., как можно дальше от людей, но сейчас я действительно ценю этот элемент работы с комарами..

«Но что не менее интересно, так это то, насколько легко мы можем манипулировать комарами, чтобы проверить гипотезы о том, как развиваются новые модели поведения.. … Мы можем создавать трансгенные штаммы, мы можем выбить гены, мы можем активировать нейроны светом. Все это было сделано в модельных системах., как мышь и летать, но никогда в немодельном организме, никогда в организме — я показываю здесь свою предвзятость — с такой интересной экологией и эволюцией».

Источник:

www.princeton.edu