Nedstengninger i Massachusetts – Hvorfor myggforskning er viktigere enn du tror

Byen Plymouth i Massachusetts har innført nattlig nedstengning mens den stenger parkene og feltene sine. Myndighetene anbefaler samtidig et ute‑nattforbud som svar på østlig hestencefalitt (EEE), en sjelden men livstruende sykdom som overføres av mygg. 

For et par uker siden kunngjorde helsemyndighetene i Massachusetts det første menneskelige tilfellet av sykdommen siden 2020 i den amerikanske delstaten. 

Helgen før kunngjorde Plymouth stengingen av offentlige ute‑rekreasjonsanlegg fra skumring til daggry etter at en hest ble smittet med sykdommen. Andre byer oppfordrer også folk til å unngå å gå ut om natten frem til slutten av september etter at myndighetene advarte om at fire andre byer også er i «kritisk risiko». 

Folk over hele delstaten anbefales også å bruke myggmidler og tømme stående vann. Dette kommer etter at en mann i Oxford fikk viruset, hvis familie rapporterte «forferdelige fysiske og emosjonelle konsekvenser, uansett om personen klarer å overleve», sa byens leder Jennifer Callahan. 

Tilstedeværelsen av viruset i ‘The Bay State’ ble faktisk bekreftet forrige måned i en myggprøve. Prøvetesting av mygg i Connecticut og Rhode Island har også vist positivt for EEE. I mellomtiden har ett menneskelig tilfelle av EEE også blitt rapportert i både New Jersey og Vermont i år, i tillegg til Massachusetts. 

Tilbake i 2019 førte utbruddet i Massachusetts til seks dødsfall av 12 bekreftede tilfeller og fortsatte inn i påfølgende år med flere tilfeller. 

Statens departement for folkehelse har uttalt at Massachusetts opplever et EEE‑utbrudd hvert 10. til 20. år, og det varer i to til tre år. 

Det finnes ingen behandlinger eller vaksiner for EEE. Ifølge Centers for Disease Control and Prevention (CDC) dør omtrent 30 % av de smittede, og overlevende lider ofte av permanente funksjonshemninger. 

Viruset kan forårsake hodepine, feber, oppkast, diaré, døsighet, anfall og atferdsendringer. Imidlertid utvikler de fleste som blir smittet sykdommen ingen symptomer. Dessuten er mennesker i alle aldre mottakelige for EEE, men de under 15 år og over 50 år har størst risiko. 

I USA rapporteres kun noen få tilfeller av EEE hvert år, ifølge CDC, vanligvis i østlige eller Gulfkyststatene. 

Sykdommen er faktisk utbredt blant fugler, og selv om mennesker kan bli smittet, sprer de den ikke. Dette dødelige viruset sprer seg vanligvis til mennesker via bittet fra en infisert mygg. 

Dette er ikke første gang mygg forårsaker problemer. Faktisk har de vært ansvarlige for døden av halvparten av Jordens befolkning i over 200 000 år. 

Som vi rapporterte i vår forrige artikkel, mygg, som har vært på denne planeten i over 100 millioner år nå, nådde en befolkning på massive 100 billioner i 2019. Disse tallene vil øke i fremtiden på grunn av urbanisering og utilstrekkelige myggkontrolltiltak. Klimaendringer bidrar også til deres vekst ettersom mygg trives i varmt, fuktig vær. 

Gitt deres enorme befolkning og deres rolle i spredning av dødelige sykdommer, er det avgjørende å få en dypere forståelse av hvordan mygg fungerer og utforske effektive måter å forebygge disse sykdommene på. Og dette er akkurat det den nyeste forskningen har som mål å oppnå. 

Hvordan mygg sporer mennesker: Rollen til infrarød deteksjon

Myggbårne sykdommer påvirker hundrevis av millioner mennesker hvert år, med én spesiell art, Aedes aegypti, som den primære vektoren for virus som forårsaker gulfeber, chikungunya og Zika. Den er også ansvarlig for dengue, hvor over 100 millioner tilfeller rapporteres årlig. 

Anopheles gambiae er en annen myggart som er ansvarlig for spredning av parasitten som forårsaker malaria. Denne livstruende sykdommen er årsak til over 400 000 dødsfall hvert år, ifølge Verdens helseorganisasjon, og er gjenstand for behandlingsinnsats som har vunnet Nobelpriser. 

Disse tallene har gitt myggen tittelen «vår dødeligste rovdyr», men hvordan klarer de dette? I mer enn et århundre har forskere undersøkt hvordan mygg finner sine verter, og det har blitt funnet at disse insektene bruker sine ulike sanser på forskjellige avstander for å samle informasjon. 

Nå har forskere fra UC Santa Barbara oppdaget et viktig spor som hjelper mygg med å lokalisere sine verter, inkludert hvor den befinner seg og hvordan den fungerer på et biokjemisk nivå. 

Dette sporet er infrarød deteksjon. Ja, den samme evnen som finnes i nattkameraene dine, romfartsoppdrag, og som er kjernen i spektroskopisk analyse, flammessensorer og gassanalyse. 

Mygg er naturlig født med evnen til å finne sine verter. Vi vet allerede at hunnmygg trenger blod for eggutvikling, og de integrerer flere signaler som hudlukt, visuelle inntrykk og CO₂ fra pust. Alle disse signalene oppfattes over ulike avstander. 

Den siste studien, publisert i Nature, viser at det finnes enda et signal i sensorarsenalet til Aedes aegypti som de bruker for å finne mennesker. Ifølge studien oppfatter denne arten infrarød (IR) stråling som kommer fra målene deres og bruker den informasjonen i kombinasjon med andre signaler for svært effektiv navigasjon på mellomlange avstander. Studien bemerket:

«Erkjennelsen av at termisk IR‑stråling er et fremragende retningssignal på mellomlange avstander utvider vår forståelse av hvordan mygg er usedvanlig effektive i å lokalisere verter.» 

Studien valgte Aedes aegypti fra totalt omtrent 3 500 myggarter fordi den er «eksepsjonelt dyktig til å finne menneskelige verter», og denne studien forklarer akkurat hvordan disse myggene kan oppnå dette, sa medforfatter Nicolas DeBeaubien, postdoktorforsker ved UCSB i professor Craig Montells laboratorium. 

Denne invasive myggarten overfører flavivirus, et vektorbundet RNA‑virus som forårsaker livstruende sykdomssymptomer som hemoragisk feber og encefalitt, og påvirker en betydelig del av verdens befolkning. 

I stedet for å bruke et enkelt stimulus, som ofte er utilstrekkelig for å skille mennesker fra andre mål, integrerer disse myggartene flere signaler for å lokalisere og navigere mot mennesker. 

Bruk av ett signal øker faktisk myggens respons på andre stimuli fra verten. For eksempel øker deteksjon av utåndet CO₂ deres bevegelsesaktivitet, noe som igjen øker deres respons på visuelle signaler. Imidlertid har hver av disse signalene også begrensninger. 

Aedes aegypti har dårlig synsskarphet, noe som begrenser nytten i å skille mellom verter. Så er det olfaktoriske signaler, hvis effektivitet er begrenset av vind eller den menneskelige vertens raske bevegelse, som kan forvirre dem. 

Så gikk studieforfatterne videre for å finne hva som gjør dem i stand til å oppdage et mer pålitelig retningssignal, og det var slik de kom på infrarød stråling. Når mygg er nær hudoverflaten, innen en avstand på 10 cm, oppfatter de varmen som stiger og sanser temperaturen akkurat når de lander. 

Gitt at andre dyr som huggormer og vampyrflaggermus kan sanse termisk IR fra varm bytte, ga det mening å undersøke om Aedes aegypti‑myggen har samme evne. 

For å teste dette, ble hunnmygg plassert i et bur med to soner. Begge soner ble utsatt for CO₂ med samme konsentrasjon som menneskelig pust og menneskelige lukter; imidlertid ble en av sonene også utsatt for IR fra en kilde med hudtemperatur. Forskerne telte deretter antall mygg som begynte å suge som om de lette etter en vene.

Tilsetting av termisk IR fra en 34 °C kilde doblet insektenes vertssøkende aktivitet, som fortsatte å være effektiv så langt som 2,5 fot.

«Det som slo meg mest ved dette arbeidet, var hvor sterkt IR‑signalet endte opp med å være. Da vi fikk alle parametrene helt riktig, var resultatene ubestridelig klare.»

– DeBeaubien

Mens tidligere studier ikke merket noen effekt av termisk infrarød på myggens atferd, tror seniorforfatter Craig Montell at det kan skyldes metodikk. Forskere kan prøve å isolere den termiske IR‑effekten ved kun å presentere et infrarødt signal. 

Dette fungerer ikke fordi ett enkelt signal i seg selv ikke stimulerer insektets vertssøkende aktivitet, men kun «i sammenheng med andre signaler», sa Montell, mottaker av en NSF Presidential Young Investigator Award og Duggan and Distinguished Professor of Molecular, Cellular, and Developmental Biology. 

Når det gjelder termisk infrarød stråling, kan ikke mygg oppdage den på samme måte som synlig lys fordi IR‑energi er for lav til å aktivere rhodopsinproteiner som oppfatter synlig lys i dyrenes øyne. 

Nå er spørsmålet hvordan det fungerer. Dette er der myggens antenner kommer inn i bildet. Tipsene på antennene er kjent for å ha varmesensoriske nevroner, og da teamet fjernet disse tipsene, fant de at dette eliminerte insektets IR‑deteksjonsevne også. 

TRPA1, et temperaturfølsomt protein, har blitt funnet i et eget laboratorium til å være tilstede i antennens ende. Det ble deretter observert av UCSB‑teamet at de uten funksjonell trpA1‑gen ikke kunne oppdage IR.

Så kan mygg oppdage infrarød stråling ved å bruke TRPA1. Men dette er ikke alt. Et par rhodopsiner som er følsomme for små temperaturøkninger er også uttrykt i de samme antennnevronene som TRPA1, noe som gjør at mygg lykkes med IR‑deteksjon på lang avstand. 

Teamet demonstrerte dette da de slo ut TRPA1, noe som fjernet myggenes følsomhet for IR. Dette var imidlertid ikke tilfelle for insekter med problemer i noen av deres rhodopsiner. Mens fjerning av begge rhodopsinene sammen ikke fullstendig fjernet deres følsomhet for IR, svekket det deres sans betydelig. 

Studieresultatene indikerer at intens termisk IR direkte aktiverer TRPA1 mens rhodopsiner (Op1 og Op2) aktiveres ved lave termiske IR‑nivåer, som deretter indirekte trigger TRPA1. Fordi hudtemperaturen vår er konstant, blir sensitiviteten til TRPA1 forsterket, noe som utvider myggens IR‑sensorområde til rundt 2,5 ft. 

Med denne oppdagelsen har studien som mål å øke muligheten for å utvikle strategier som forstyrrer denne tiltrekningen og designe mer effektive lokkemidler. Ifølge DeBeaubien:

«Til tross for deres små størrelse, er mygg ansvarlige for flere menneskelige dødsfall enn noe annet dyr. Vår forskning forbedrer forståelsen av hvordan mygg retter seg mot mennesker og gir nye muligheter for å kontrollere overføringen av myggbårne sykdommer.»

Innovative tilnærminger til myggkontroll: Hva fremtiden bringer

For omtrent ett år siden publiserte forskere fra Johns Hopkins Malaria Research Institute en annen artikkel som studerte biologien til Aedes aegypti. De beskrev hovedfaktorene i immunresponsen til Aedes aegypti når de er infisert med chikungunya‑virus, denguevirus, gulfebervirus, Mayaro‑virus og Zika‑virus for å bidra til å skape bedre metoder for å redusere mygg‑til‑menneske overføring av dødelige virus.

Denne myggarten gir ikke etter for disse virusene når den er infisert, og fordi de fortsetter sin normale mating, ender de opp med å overføre sitt virale last til oss. Det som holder disse myggene friske til tross for virusinfeksjon er Argonaute 2‑proteinet.

I mygg fungerer proteinet som en del av en viktig antiviralt mekanisme kjent som den lille interfererende RNA (siRNA)‑veien, som gjenkjenner og ødelegger virale RNAer.

Ae. aegypti‑mygger som mangler Ago2‑genet har en svekket siRNA‑vei, noe som gjør arbovirusinfeksjon mer alvorlig. Som følge av dette falt evnen til myggene å overføre virus dramatisk, da de døde innen bare noen dager etter infeksjon.

I tillegg til at siRNA‑antivirale veien blir svekket, forårsakes den økte dødeligheten også av feil i to andre prosesser som avhenger av Ago2: DNA‑reparasjon og autofagi. Ago2‑defekte mygger eksponert for arbovirus hadde omfattende DNA‑skade, hyperinfeksjoner og opphopning av molekylært avfall i døende celler.

Oppdagelsen åpner en vei for å gjøre mygg mindre tolerante og mer mottakelige for virusinfeksjon, slik at deres evne til å overføre sykdom blir svekket.

Teamet utforsker nå måter å genetisk modifisere Ae. aegypti for å teste en mulig ny sykdomskontrollstrategi der de blir gjort syke og dør av malariainfeksjon.

Slik forskning kan også hjelpe i andre studier, som å finne løsninger på blodkoagulasjonsproblemer. Som vi rapporterte tidligere, har forskere faktisk skapt et syntetisk molekyl som etterligner ett funnet i mygg, noe som kun er mulig hvis vi har en dypere forståelse av deres biologi.

En annen interessant og innsiktsfull ny studie fra forrige måned undersøkte akkurat hva som gjør mygg så sultne på menneskeblod. Hvilken mekanisme ligger bak dette? Michael Strand, en entomolog fra University of Georgia i Athens, fant at et par hormoner samarbeider for å aktivere eller undertrykke dette blodbegjæret.

Hunnene konsumerer blod for utvikling av eggene sine, og når de har fått nok, mister de appetitten til de legger eggene.

Under forskningen så Strand at nivåene av F(NPF), et myggtarmhormon, skjøt i været når de lette etter en vert, men falt drastisk når de var ferdige med å spise.

Så analyserte Strand videre enteroendokrine celler, som produserer tarmhormonet, og fant at NPF‑nivåene steg før insektene fikk blodmåltid og falt etter seks timer. NPF‑nivåene bestemte også insektenes interesse for mennesker. De var ikke interessert i menneskeblod etter måltidet, men søkte det umiddelbart etter å ha lagt egg.

RYamide, et annet tarmhormon, ble også funnet å påvirke myggens blodlyst. Nivåene av RYamide øker når NPF‑nivåene faller etter måltidet og omvendt. Så både NPF og RYamide sammen oppmuntrer og undertrykker tiltrekningen av mennesker og andre verter til mygg.

Med denne oppdagelsen håpes det på å utvikle nye metoder og pesticider for å forhindre myggreproduksjon samt sykdomsoverføring.

For å redusere potensiell spredning av dødelige sykdommer vurderer forskere til og med fullt automatiserte maskiner som et kjemikaliefritt alternativ. Å bli kvitt mygg innebærer å spraye giftige kjemikalier i stor skala, noe som ender opp med å skade mennesker og nyttige insekter som sommerfugler og bier.

Derfor har forskere laget en robotenhet som nøyaktig kan identifisere og deretter bruke glass for å sortere mannlige og kvinnelige puppeler i separate grupper. Studien retter seg mot invasive mygg arter.

«Oppskaleringen av bruken av disse teknikkene vil ha svært positive miljømessige virkninger, siden myggkontroll for tiden hovedsakelig er basert på bruk av pesticider.»

– Studien medforfatter Jérémy Bouyer

Nå skal vi se på to selskaper som aktivt jobber med å bekjempe myggtrusselen.

#1. Thermo Fisher Scientific 

Thermo Fisher Scientific (TMO ) er en stor leverandør av avanserte vitenskapelige løsninger, og tilbyr diagnostiske verktøy og teknologier for kontroll av vektorer og håndtering av sykdommer overført av mygg. De leverer viktig utstyr for forskning og sporing av myggpopulasjoner og sykdommene de overfører, inkludert Zika, dengue og malaria.

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

Precigen har utviklet genetisk modifiserte mygg med mål om å redusere myggpopulasjoner og dempe overføringen av myggbårne sykdommer. Dette inkluderer skapelsen av Oxitec‑myggen, som har blitt sluppet ut i ulike regioner for å bekjempe sykdommer som dengue og Zika.

Konklusjon 

Mygg er verdens dødeligste dyr, og dreper flere mennesker enn noe annet levende vesen hvert år. De kan overføre virus og parasitter som forårsaker sykdommer som dengue, malaria, gulfeber, Zika, chikungunya, West Nile og lymfatisk filariasis. 

Mens en milliard mennesker blir smittet av disse virusene, fører faktorer som global reise, klimaendringer og urbanisering til en økning i myggpopulasjoner og deres spredning over hele verden. Dette gjør det essensielt at forskere fortsetter å forstå dem på et dypere nivå, finner måter å redusere antallet deres og hjelper til med å bekjempe myggbårne sykdommer for å sikre en sunnere verden.

Klikk her for en liste over de beste bioteknologiske aksjene.