_ Pentru a urmări țânțarii purtători de boli, cercetătorii le etichetează cu coduri de bare ADN

West Nile, Zika, dengue și malaria sunt toate boli răspândite prin înțepăturile de la țânțari infectați. Pentru a urmări amenințarea unor astfel de boli asupra populațiilor mari, oamenii de știință trebuie să știe unde sunt țânțarii, unde au fost și unde ar putea merge.

Dar luați-o de la Rebekah Kading, o Universitatea de Stat din Colorado. cercetător care studiază arbovirusurile transmise de țânțari: urmărirea țânțarilor nu este o sarcină ușoară. Capturarea, marcarea și eliberarea unor țânțari unici - așa cum se face de obicei cu liliecii și alți purtători de boli - ar fi ridicole, dacă nu imposibile. O tehnică comună de urmărire a țânțarilor implică stropirea insectelor cu pulbere fluorescentă și lăsarea lor să zboare, dar practica este predispusă la erori și nesigură.

Datorită colaborării cu inginerii CSU, Kading și colegii introduc acum o modalitate mai bună de a efectua urmărirea țânțarilor pentru aplicațiile bolii. Noua lor metodă, care presupune ca țânțarii larvare să mănânce particule inofensive formate în întregime din ADN și proteine, are potențialul de a revoluționa modul în care oamenii studiază bolile transmise de țânțari.

Particulele marker de țânțari comestibile sunt opera lui Chris. Snow, profesor asociat la Departamentul de Inginerie Chimică și Biologică. În ultimii câțiva ani, echipa lui Snow a dezvoltat cristale de proteine ​​microscopice, poroase, care se auto-asamblează dintr-o proteină găsită inițial în bacteriile Camplyobacter jejuni. De când a inventat aceste cristale de proteine ​​foarte mici, netoxice, care prezintă o serie de pori extrem de precise, echipa lui Snow a explorat diverse aplicații pentru ele, cum ar fi capturarea particulelor de virus pentru a facilita testarea apelor uzate.

Cu ani în urmă, au descoperit ei. ar putea introduce coloranți fluorescenți sau ADN sintetic în cristalele lor foarte ușor, iar ADN-ul nu s-ar clinti chiar și după mai multe spălări și expunere la solvenți. „Din pur accident, am găsit un material care ține foarte, foarte strâns acizii nucleici”, a spus Snow. A început să creadă că aceste fragmente de ADN ar putea acționa ca „coduri de bare” în interiorul cristalelor poroase, oferind amprente digitale unice de informații.

Kading, care este profesor asociat la Departamentul de Microbiologie, Imunologie și Patologie, a auzit despre Cercetarea și gândirea lui Snow: Aceste mici coduri de bare din cristale ar putea fi folosite într-o aplicație de etichetare a țânțarilor? Kading și Snow au luat cafea și au vorbit.

Asta a fost 2017. De atunci, colaborarea care acum se numește cu afecțiune echipa „Dark Crystal” a realizat o serie de experimente care demonstrează utilitatea codurilor de bare ale lui Snow ca etichete. capabil să eticheteze milioane de țânțari individuali. Până acum, rezultatele sunt promițătoare.

Larvele de țânțari mănâncă coduri de bare

Iată cum o fac: larvele de țânțari ingerează biomasă gustoasă care este preîncărcată cu cristale de ADN în soluție. Pe măsură ce țânțarii devin adulți, cristalele de ADN rămân intacte în intestine, creând un cod care poate fi citit ulterior prin tehnici de laborator, cum ar fi reacția cantitativă a polimerazei în lanț.

Cercetătorii descriu detaliile într-o lucrare publicată recent. în PNAS Nexus. În vara anului 2020 și 2021, echipa a încercat cristalele de etichetare a țânțarilor pe mici site-uri pilot din estul Fort Collins. În vara următoare, echipa lui Kading a repetat experimentele în alte zone ale orașului și acum analizează acele rezultate.

Metoda pe care o demonstrează cercetătorii este unică într-un mod important: spre deosebire de etichetarea convențională a țânțarilor, în care țânțarii adulți sunt extrași din capcane și analizați pentru boli, codurile de bare ADN sunt ingerate de țânțari în starea lor larvară. , persistând cu ei pe măsură ce devin adulți. În acest fel, cercetătorii pot urmări nu numai unde au ajuns țânțarii, ci și unde au început și cum s-au mutat. Astfel de perspective s-ar putea dovedi critice pentru aplicațiile de supraveghere a bolilor în viitor, a spus Kading.

„Am putea avea o hartă a peisajului țânțarilor care se produc într-o anumită zonă”, a spus Kading. „Am putea identifica punctele fierbinți pentru producția de țânțari. Cred că acest lucru ar adăuga o cu totul altă dimensiune a cunoștințelor la operațiunile de supraveghere și control în timp real a țânțarilor care sunt deja în vigoare.”

Snow, la rândul său, este fascinat de ideea că cristalele lui de proteine ​​ar putea fi folosite într-o aplicație de supraveghere a bolilor precum cea a lui Kading. „Este frumos pentru că este puțin ciudat”, a spus el. „Este creativ – nu am văzut pe nimeni să încerce ceva asemănător. Și acesta este un loc distractiv în care să fii – să faci ceva util, dar și complet fără precedent.”

Directii viitoare

Deoarece folosesc doar fragmente de ADN sintetic, cercetătorii pot include mii de coduri de bare per lot de țânțari, adică mii de semnături individuale. Kading vrea să experimenteze cu o componentă temporală a etichetării: ca larvele de țânțari să ingereze diferite coduri de bare în fiecare săptămână, astfel încât cercetătorii să poată spune nu numai unde au început și au ajuns țânțarii, ci și când au mâncat ce coduri de bare. De asemenea, încearcă să extindă experimentele în medii tropicale, unde bolile transmise de țânțari reprezintă o amenințare zilnică.

Folosirea cristalelor de proteine ​​​​ADN pentru a marca țânțarii are un potențial foarte mare, dar, ca toți oamenii de știință buni, echipa are mult mai multe întrebări la care să răspundă. În primul rând, ei nu sunt siguri de ce fragmentele de ADN persistă atât de bine în intestinele țânțarilor. De asemenea, vor să știe cât durează codurile de bare în intestinul țânțarilor și dacă există modalități de a crește performanța, poate prin proiectarea cristalelor pentru a fi și mai lipicioase. În cele din urmă, scalabilitatea este un factor important. Tehnologia ar putea funcționa în laborator, dar cum rămâne cu o aplicație comercială?

Kading, Snow și echipele lor așteaptă cu nerăbdare să găsească răspunsurile împreună. „Aceasta a fost o colaborare interdisciplinară grozavă”, a spus Kading. „A fost distractiv să învățăm unii de la alții și să interacționăm cu discipline complet diferite.”

(Fluierul)