Nedlukninger i Massachusetts – Hvorfor mygforskning er vigtigere, end du tror

Byen Plymouth i Massachusetts har indført natlukning, da den lukker sine parker og marker. Myndighederne anbefaler samtidig et udendørs natteforbud som svar på østlig hesteencefalitis (EEE), en sjælden men livstruende sygdom, der overføres af myg.

For et par uger siden annoncerede sundhedsmyndighederne i Massachusetts det første menneskelige tilfælde af sygdommen i staten siden 2020.

I sidste weekend erklærede Plymouth lukning af offentlige udendørs rekreative faciliteter fra skumring til daggry efter at en hest blev smittet med sygdommen. Andre byer opfordrer også folk til at undgå at gå udenfor om natten indtil slutningen af september, efter at myndighederne advarede om, at fire andre byer også er i “kritisk risiko”.

Folk i hele staten anbefales yderligere at bruge myggespray og dræne stående vand. Dette kommer efter, at en mand i Oxford blev smittet med virussen, hvis familie rapporterede “forfærdelige fysiske og følelsesmæssige konsekvenser, uanset om personen overlever,” sagde byens leder Jennifer Callahan.

Tilstedeværelsen af virussen i ‘The Bay State’ blev faktisk bekræftet i sidste måned i en myggprøve. Prøvetestning af myg i Connecticut og Rhode Island har også vist positive resultater for EEE. Samtidig er ét menneskeligt tilfælde af EEE også blevet rapporteret i både New Jersey og Vermont i år, ud over Massachusetts.

Tilbage i 2019 førte udbruddet i Massachusetts til seks dødsfald ud af 12 bekræftede tilfælde og fortsatte ind i det følgende år med yderligere tilfælde.

Statens Department of Public Health har oplyst, at Massachusetts oplever et EEE-udbrud hver 10. til 20. år, og det varer to til tre år.

Der findes ingen behandlinger eller vacciner mod EEE. Ifølge Centers for Disease Control and Prevention (CDC) dør cirka 30 % af de smittede, og overlevende lider ofte af permanente handicap.

Virussen kan forårsage hovedpine, feber, opkastning, diarré, døsighed, anfald og adfærdsændringer. Dog udvikler de fleste smittede ingen symptomer. Desuden er mennesker i alle aldre modtagelige for EEE, men de under 15 år og over 50 år har størst risiko.

I USA rapporteres kun få tilfælde af EEE hvert år, ifølge CDC, typisk i de østlige eller Golfkyststater.

Sygdommen er faktisk udbredt blandt fugle, og selvom mennesker kan blive smittet, spreder de den ikke. Denne dødelige virus overføres normalt til mennesker gennem bid fra en inficeret myg.

Dette er ikke første gang, myg forårsager problemer. Faktisk har de været ansvarlige for the death of half of the Earth’s population i over 200.000 år.

Som vi har rapporteret i vores tidligere artikel, myg, som har været på denne planet i over 100 millioner år, nåede en befolkning på massive 100 trillioner i 2019. These numbers are set to increase i fremtiden på grund af urbanisering og utilstrækkelige mygkontroltiltag. Klimaændringer bidrager også til deres vækst, da myg trives i varmt, fugtigt vejr.

Givet deres enorme population og deres rolle i spredning af dødelige sygdomme, er det afgørende at opnå en dybere forståelse af, hvordan myg fungerer, og udforske effektive måder at forebygge disse sygdomme på. Og netop dette er, hvad den seneste forskning sigter mod at opnå.

Hvordan myg sporer mennesker: Infrarød detekterings rolle

Mygoverførte sygdomme påvirker hundredvis af millioner mennesker hvert år, hvor en særlig art, Aedes aegypti, er den primære vektor for vira, der forårsager gul feber, chikungunya og Zika. Den er også ansvarlig for dengue, hvor der rapporteres over 100 millioner tilfælde årligt.

Anopheles gambiae er en anden mygart, der er ansvarlig for spredning af parasitten, der forårsager malaria. Denne livstruende sygdom forårsager over 400.000 dødsfald hvert år, ifølge Verdenssundhedsorganisationen, og er genstand for behandlingsindsatser, der har vundet Nobelpriser.

Disse tal har givet myg titlen som ‘vores dødeligste rovdyr’, men hvordan kan de gøre dette? I mere end et århundrede har forskere undersøgt, hvordan myg finder deres værter, og det er blevet fundet, at disse insekter benytter deres forskellige sanser på forskellige afstande for at indsamle information.

Nu har forskere fra UC Santa Barbara opdaget et vigtigt spor, der hjælper myg med at lokalisere deres værter, herunder hvor den befinder sig, og hvordan den fungerer på biokemisk niveau.

Dette spor er infrarød detektion. Ja, den samme evne, der findes i dine natvisionskameraer, rummissioner, og som er kernekomponenten i spektroskopianalyse, flammedetektorer og gasanalysatorer.

Myg er naturligt født med evnen til at finde deres værter. Vi ved allerede, at hunmyg har brug for blod til ægudvikling, og de integrerer flere signaler såsom hudduft, visuelle indtryk og CO2 fra åndedræt. Alle disse signaler opfattes over forskellige afstande.

Den seneste undersøgelse, published in Nature, demonstrerer, at der er endnu et signal i Aedes aegypti’s sensoriske arsenal, som de bruger til at finde mennesker. Ifølge undersøgelsen opfatter denne art den infrarøde (IR) stråling, der udsendes fra deres mål, og bruger den information i kombination med andre signaler til meget effektiv navigation på mellemlange afstande. Undersøgelsen bemærkede:

“Erkendelsen af, at termisk IR-stråling er et fremragende retningssignal på mellemlange afstande, udvider vores forståelse af, hvordan myg er yderst effektive til at lokalisere værter.”

Undersøgelsen udvalgte Aedes aegypti blandt omkring 3.500 mygarter for at være “ekstremt dygtig til at finde menneskelige værter”, og denne undersøgelse forklarer, hvordan disse myg kan opnå dette, sagde medforfatter Nicolas DeBeaubien, postdoc-forsker ved UCSB i professor Craig Montells laboratorium.

Denne invasive mygart overfører flaviviruser, en vektoroverført RNA-virus, der forårsager livstruende sygdomssymptomer som hæmoragisk feber og encefalitis, hvilket påvirker en betydelig del af verdens befolkning.

I stedet for at bruge et enkelt stimulus, som ofte er utilstrækkeligt til at skelne mennesker fra andre mål, integrerer disse mygarter flere signaler for at lokalisere og navigere mod mennesker.

Brug af ét signal øger faktisk en mygs reaktion på andre stimuli fra værten. For eksempel forstærker detektion af udåndet CO2 deres locomotoriske aktivitet, hvilket igen øger deres følsomhed over for visuelle signaler. Dog har hvert af disse signaler også begrænsninger.

Aedes aegypti har dårlig synsskarphed, hvilket begrænser dens nytte i at skelne mellem værter. Derudover er der lugtesignaler, hvis effektivitet er begrænset af vind eller den menneskelige værts hurtige bevægelse, som forstyrrer deres sporing.

Så gik forfatterne i undersøgelsen videre for at finde ud af, hvad der får dem til at opdage et mere pålideligt retningssignal, og sådan fandt de infrarød stråling. Når myg er tæt på hudoverfladen, inden for 10 cm afstand, registrerer de den stigende varme og mærker temperaturen, når de lander.

Da andre dyr som hugorme og vampyrflagermus kan opfange termisk IR fra varm bytte, var det logisk at undersøge, om Aedes aegypti-myg har samme evne.

For at teste dette blev hunmyg placeret i en bur med to zoner. Begge zoner blev udsat for CO2 i samme koncentration som menneskelig ånde og menneskelige lugte; dog blev den ene zone også udsat for IR fra en kilde ved hudtemperatur. Forskerne talte derefter antallet af myg, der begyndte at suge, som om de søgte efter en vene.

Tilføjelse af termisk IR fra en 34 °C kilde fordoblede insekternes værts-søgende aktivitet, som fortsatte med at være effektiv op til 2,5 fod.

“Det, der slog mig mest ved dette arbejde, var, hvor stærkt et signal IR endte med at være. Da vi fik alle parametrene helt rigtige, var resultaterne ubestrideligt klare.”

– DeBeaubien

Selvom tidligere studier ikke bemærkede, at termisk infrarød havde nogen effekt på myggens adfærd, mener seniorforfatter Craig Montell, at det kan skyldes metodologi. Forskere kan forsøge at isolere den termiske IR-effekt ved kun at præsentere et infrarødt signal.

Dette virker ikke, fordi et enkelt signal i sig selv ikke stimulerer insektets værts-søgende aktivitet, men kun “i sammenhæng med andre signaler”, sagde Montell, modtager af en NSF Presidential Young Investigator Award og Duggan og Distinguished Professor i Molekylær, Celle- og Udviklingsbiologi.

Når det gælder termisk infrarød stråling, kan myg ikke opdage den på samme måde som synligt lys, fordi IR-energi er for lav til at aktivere rhodopsinproteiner, der registrerer synligt lys i dyrenes øjne.

Nu er spørgsmålet, hvordan fungerer det så. Det er her myggens antenner kommer ind i billedet. Spidserne på antennerne er kendt for at have varmesensoriske neuroner, og da holdet fjernede disse spidser, fandt de ud af, at dette også eliminerede insektets evne til at opdage IR.

TRPA1, et temperaturfølsomt protein, er blevet fundet i et separat laboratorium som tilstedeværende i en antennes ende. Det blev derefter observeret af UCSB-holdet, at dem uden et funktionelt trpA1-gen ikke kunne opdage IR.

Så myg kan opdage infrarød stråling ved at bruge TRPA1. Men det er ikke alt. Et par rhodopsiner, som er følsomme over for små temperaturstigninger, udtrykkes også i de samme antenne-neuroner som TRPA1, hvilket gør det muligt for myg at lykkes med IR-detektion på lang afstand.

Holdet demonstrerede dette, da de knockede TRPA1 ud, hvilket fjernede myggens følsomhed over for IR. Dette var dog ikke tilfældet for insekter med problemer i deres rhodopsiner. Selvom knock-out af begge rhodopsiner sammen ikke fuldstændigt fjernede deres følsomhed over for IR, svækkede det deres sans betydeligt.

Studieresultaterne viser, at intens termisk IR direkte aktiverer TRPA1, mens rhodopsiner (Op1 og Op2) aktiveres ved lave termiske IR-niveauer, hvilket derefter indirekte udløser TRPA1. Da vores hudtemperatur er konstant, forstærkes TRPA1’s følsomhed, hvilket udvider myggens IR-sensorområde til omkring 2,5 ft.

Med denne opdagelse sigter undersøgelsen mod at øge muligheden for at udvikle strategier, der kan forstyrre denne tiltrækning og designe mere effektive lokkemidler. Ifølge DeBeaubien:

“På trods af deres lille størrelse er myg ansvarlige for flere menneskelige dødsfald end noget andet dyr. Vores forskning forbedrer forståelsen af, hvordan myg målretter mennesker, og tilbyder nye muligheder for at kontrollere overførslen af mygoverførte sygdomme.”

Innovative tilgange til mygkontrol: Hvad fremtiden bringer

For omkring et år siden studerede et andet papir fra forskere ved Johns Hopkins Malaria Research Institute biologien af Aedes aegypti. De beskrev de vigtigste faktorer i Aedes aegypti’s immunrespons, når den er inficeret med chikungunya-virus, dengue-virus, gulfeber-virus, Mayaro-virus og Zika-virus, for at hjælpe med at skabe bedre metoder til at reducere myg-til-menneske overførslen af dødelige vira.

Denne mygart giver ikke efter for disse vira, når den er inficeret, og fordi de fortsætter deres normale fodring, overfører de deres virale last til os. Det, der holder disse myg sunde trods infektionerne, er Argonaute 2-proteinet.

I myg fungerer proteinet som en del af en afgørende antiviral mekanisme kendt som den lille interfererende RNA (siRNA) vej, som genkender og ødelægger virale RNA’er.

Ae. aegypti-myg, der mangler Ago2-genet, har en svækket siRNA-vej, hvilket gør arbovirusinfektion mere alvorlig. Som følge heraf faldt myggens evne til at overføre virusser dramatisk, da de døde inden for få dage efter infektion.

Ud over at siRNA-antivirale vejen bliver svækket, skyldes den øgede dødelighed også fejl i to andre processer, der afhænger af Ago2: DNA-reparation og autofagi. Ago2-mangelfulde myg udsat for arbovirusser havde omfattende DNA-skader, hyperinfektioner og ophobning af molekylært affald i døende celler.

Opdagelsen åbner en vej til at gøre myg mindre tolerante og mere modtagelige for virusinfektion for at svække deres evne til at overføre sygdom.

Holdet undersøger nu måder at genetisk modificere Ae. aegypti på for at teste en mulig ny sygdomskontrolstrategi, hvor de er designet til at blive syge og bukke under for malariainfektion.

Sådan forskning kan også hjælpe i andre studier, såsom at finde løsninger på problemet med blodkoagulation. Som vi tidligere har rapporteret, har forskere faktisk skabt et syntetisk molekyle, der efterligner et fundet i myg, hvilket kun er muligt, hvis vi har en dybere forståelse af deres biologi.

Endnu en interessant og indsigtsfuld ny undersøgelse fra sidste måned undersøgte, hvad der gør myg så sultne efter menneskeblod. Hvilken mekanisme ligger bag dette, præcis? Michael Strand, en entomolog fra University of Georgia i Athens, fandt ud af, at et par hormoner arbejder sammen for at aktivere eller undertrykke disse blodtrang.

Hunnerne indtager blod for at udvikle deres æg, og når de har fået nok, mister de appetitten, indtil de lægger æg.

Under forskningen så Strand, at niveauerne af F(NPF), et myggens tarmhormon, steg kraftigt, når de ledte efter en vært, men faldt drastisk, når de var færdige med at spise.

Så gik Strand videre med at analysere enteroendokrine celler, som producerer tarmhormonet, og fandt, at NPF-niveauerne steg før insekterne tog deres blodmåltid og faldt efter seks timer. NPF-niveauerne bestemte også insekternes interesse for mennesker. De var ikke interesserede i menneskeblod efter deres fest, men gik direkte efter det efter at have lagt æg.

RYamide, endnu et tarmhormon, blev også fundet at påvirke myggens blodlyst. RYamide-niveauerne stiger, mens NPF-niveauerne falder efter deres fest, og omvendt. Så både NPF og RYamide sammen fremmer og undertrykker tiltrækningen af mennesker og andre værter til myg.

Med denne opdagelse håbes det, at nye metoder og pesticider kan udvikles til at forhindre mygge-reproduktion samt sygdomsoverførsel.

For at reducere den potentielle spredning af dødelige sygdomme overvejer forskere endda fuldautomatiske maskiner som en kemikaliefri metode til at opnå dette. At slippe af med myg indebærer at sprøjte giftige kemikalier i stor skala, hvilket ender med at skade mennesker og skade gavnlige insekter som sommerfugle og bier.

Så skabte forskerne en robotisk enhed, der præcist kan identificere og derefter bruge glas til at sortere mandlige og kvindelige pupper i separate grupper. Undersøgelsen har som mål at bekæmpe invasive mygarter.

“Udbredelsen af brugen af disse teknikker vil have meget positive miljømæssige virkninger, da mygkontrol i øjeblikket primært er baseret på brug af pesticider.”

– The study co-author Jérémy Bouyer

Lad os nu se på to virksomheder, der aktivt arbejder på at bekæmpe mygtruslen.

#1. Thermo Fisher Scientific 

Thermo Fisher Scientific (TMO ) er en stor leverandør af avancerede videnskabelige løsninger, der tilbyder diagnostiske værktøjer og teknologier til kontrol af vektorer og håndtering af sygdomme, der overføres af myg. De leverer vigtigt udstyr til forskning og sporing af myggepopulationer og de sygdomme, de overfører, herunder Zika, dengue og malaria.

#2. Precigen, Inc. (Previously known as Intrexon Corporation)

Precigen har udviklet genetisk modificerede myg med det formål at reducere myggepopulationer og begrænse overførslen af mygoverførte sygdomme. Dette inkluderer oprettelsen af Oxitec-myg, som er blevet frigivet i forskellige regioner for at bekæmpe sygdomme som dengue og Zika.

Konklusion 

Myg er verdens dødeligste dyr, der dræber flere mennesker end noget andet væsen hvert år. De kan overføre vira og parasitter, der forårsager sygdomme som dengue, malaria, gulfeber, Zika, chikungunya, West Nile og lymfatisk filariasis.

Mens en milliard mennesker bliver smittet af disse vira, fører faktorer som global rejseaktivitet, klimaændringer og urbanisering til en stigning i myggepopulationer og deres spredning verden over. Dette gør det afgørende, at forskere fortsætter med at forstå dem på et dybere niveau, finder måder at reducere deres antal på og hjælper med at bekæmpe mygoverførte sygdomme bedre for at sikre en sundere verden.

Klik her for en liste over de bedste biotekaktier.