Lockdowns em Massachusetts – Por que a pesquisa sobre mosquitos é mais importante do que você imagina

A cidade de Plymouth, em Massachusetts, entrou em lockdown noturno ao fechar seus parques e campos. As autoridades, por sua vez, estão recomendando um toque de recolher ao ar livre à noite em resposta à encefalite equina oriental (EEE), uma doença rara, porém potencialmente fatal, transmitida por mosquitos.

Há algumas semanas, os oficiais de saúde de Massachusetts anunciaram o primeiro caso humano da doença desde 2020 no estado dos EUA.

No fim de semana passado, Plymouth declarou o fechamento das instalações públicas de recreação ao ar livre do crepúsculo ao amanhecer após um cavalo ter sido infectado pela doença. Outras cidades também estão pedindo que as pessoas evitem sair à noite até o final de setembro, depois que as autoridades alertaram que quatro outras cidades também estão em “risco crítico”.

As pessoas em todo o estado são ainda recomendadas a usar repelentes de mosquitos e drenar qualquer água parada. Isso ocorre depois que um homem em Oxford contraiu o vírus, cuja família relatou ”terríveis consequências físicas e emocionais, independentemente de a pessoa conseguir sobreviver”, disse a gerente da cidade, Jennifer Callahan.

A presença do vírus no ‘The Bay State’ foi confirmada no mês passado em uma amostra de mosquito. Testes de amostras de mosquitos em Connecticut e Rhode Island também deram positivo para EEE. Enquanto isso, um caso humano de EEE também foi relatado tanto em New Jersey quanto em Vermont este ano, além de Massachusetts.

Em 2019, o surto em Massachusetts resultou em seis mortes de 12 casos confirmados e continuou no ano seguinte com casos adicionais.

O Departamento de Saúde Pública do estado afirmou que Massachusetts vivencia um surto de EEE a cada 10 a 20 anos, e que ele dura de dois a três anos.

Não há tratamentos ou vacinas para EEE. Segundo os Centros de Controle e Prevenção de Doenças (CDC), aproximadamente 30% dos infectados morrem, e os sobreviventes frequentemente sofrem de incapacidades permanentes.

O vírus pode causar dores de cabeça, febre, vômitos, diarreia, sonolência, convulsões e alterações comportamentais. No entanto, a maioria das pessoas infectadas pela doença não desenvolve sintomas. Além disso, pessoas de todas as idades são suscetíveis ao EEE, mas as menores de 15 e as maiores de 50 anos correm maior risco.

Nos EUA, apenas alguns casos de EEE são relatados a cada ano, de acordo com o CDC, geralmente nos estados da Costa Leste ou do Golfo.

A doença é, na verdade, prevalente em aves e, embora os humanos possam contraí‑la, não a disseminam. Esse vírus letal geralmente se espalha para os humanos pela picada de um mosquito infectado.

Esta não é a primeira vez que os mosquitos causam problemas. Na verdade, eles foram responsáveis pela morte de metade da população da Terra por mais de 200.000 anos.

Como relatamos em nosso artigo anterior, os mosquitos, que estão neste planeta há mais de 100 milhões de anos, atingiram uma população massiva de 100 trilhões em 2019. Esses números devem aumentar no futuro devido à urbanização e aos esforços inadequados de controle de mosquitos. As mudanças climáticas também contribuem para seu crescimento, já que os mosquitos prosperam em clima quente e úmido.

Dada a enorme população e seu papel na disseminação de doenças mortais, é crucial obter uma compreensão mais profunda de como os mosquitos funcionam e explorar maneiras eficazes de prevenir essas doenças. E é exatamente isso que a pesquisa mais recente pretende alcançar. 

Como os Mosquitos Rastreiam Humanos: O Papel da Detecção Infravermelha

Doenças transmitidas por mosquitos afetam centenas de milhões de pessoas a cada ano, sendo uma espécie particular, Aedes aegypti, o principal vetor dos vírus que causam febre amarela, chikungunya e Zika. Ela também é responsável pela dengue, que registra mais de 100 milhões de casos anualmente. 

Anopheles gambiae é outra espécie de mosquito responsável por espalhar o parasita que causa a malária. Essa doença potencialmente fatal causa mais de 400.000 mortes a cada ano, segundo a Organização Mundial da Saúde, e tem sido alvo de esforços de tratamento que renderam Prêmios Nobel.

Esses números conferiram aos mosquitos o título de “nosso predador mais mortal”, mas como eles conseguem isso? Por mais de um século, cientistas investigam como os mosquitos encontram seus hospedeiros, e descobriram que esses insetos dependem de diferentes sentidos em várias distâncias para coletar informações.

Agora, pesquisadores da UC Santa Barbara descobriram uma pista importante que ajuda os mosquitos a localizar seus hospedeiros, inclusive onde eles estão e como funciona a nível bioquímico.

Essa pista é a detecção infravermelha. Sim, a mesma capacidade encontrada em suas câmeras de visão noturna, missões espaciais e que são o componente central da análise espectral, sensores de chama e analisadores de gases. 

Mosquitos nascem naturalmente com a habilidade de encontrar seus hospedeiros. Já sabemos que as fêmeas precisam de sangue para o desenvolvimento dos ovos, e elas integram múltiplas pistas como odor da pele, sinais visuais e CO₂ da respiração. Todas essas pistas são percebidas em diferentes faixas.

O estudo mais recente, publicado na Nature, demonstra que há ainda outra pista no arsenal sensorial de Aedes aegypti que eles usam para encontrar humanos. Segundo o estudo, essa espécie percebe a radiação infravermelha (IR) emitida por seus alvos e usa essa informação em combinação com outras pistas para navegação de médio alcance altamente eficaz. O estudo observou:

“A constatação de que a radiação térmica IR é uma pista direcional de médio alcance excepcional amplia nossa compreensão de como os mosquitos são extraordinariamente eficazes em localizar hospedeiros.” 

O estudo escolheu Aedes aegypti dentre cerca de 3.500 espécies de mosquitos por ser “excepcionalmente habilidosa em encontrar hospedeiros humanos”, e explica como esses mosquitos conseguem isso, disse o co‑autor Nicolas DeBeaubien, pesquisador pós‑doutorando na UCSB no laboratório do professor Craig Montell. 

Essa espécie invasora de mosquito transmite flavivírus, um vírus de RNA transmitido por vetores que causa sintomas de doença potencialmente fatais como febre hemorrágica e encefalite, afetando uma proporção significativa da população mundial. 

Em vez de usar um único estímulo, que tende a ser insuficiente para diferenciar humanos de outros alvos, essas espécies de mosquito integram múltiplas pistas para localizar e navegar em direção aos humanos.

Usar uma única pista realmente aumenta a responsividade do mosquito a outros estímulos provenientes do hospedeiro. Por exemplo, detectar CO₂ exalado aumenta sua atividade locomotora, o que por sua vez eleva sua responsividade a pistas visuais. Contudo, cada uma dessas pistas tem limitações.

Aedes aegypti tem baixa acuidade visual, o que limita sua utilidade na discriminação entre hospedeiros. Então há pistas olfativas, cuja eficácia é limitada pelo vento ou pelo rápido movimento do hospedeiro humano, o que os desorienta. 

Assim, os autores do estudo buscaram exatamente o que lhes permitia detectar uma pista direcional mais confiável e foi assim que encontraram a radiação infravermelha. Quando os mosquitos estão próximos à superfície da pele, a menos de 10 cm de distância, eles detectam o calor que sobe e percebem a temperatura ao pousar. 

Dado que outros animais como cobras de fosso e morcegos vampiros podem perceber IR térmico de presas quentes, fez sentido investigar se os mosquitos Aedes aegypti possuem a mesma capacidade.

Para testar isso, fêmeas de mosquito foram colocadas em uma gaiola com duas zonas. Ambas as zonas foram expostas a CO₂ na mesma concentração da respiração humana e a odores humanos; porém, uma das zonas também foi exposta a IR de uma fonte à temperatura da pele. Os pesquisadores então contaram o número de mosquitos que começaram a sondar como se procurassem uma veia.

Adicionar IR térmico de uma fonte a 34 º Celsius dobrou a atividade de busca de hospedeiro dos insetos, que continuou eficaz até cerca de 2,5 pés.

“O que mais me impressionou neste trabalho foi o quão forte a pista IR acabou sendo. Quando ajustamos todos os parâmetros corretamente, os resultados foram indiscutivelmente claros.”

– DeBeaubien

Enquanto estudos anteriores não notaram efeito da radiação infravermelha térmica no comportamento dos mosquitos, o autor sênior Craig Montell acredita que isso pode dever‑se à metodologia. Cientistas podem tentar isolar o efeito do IR térmico apresentando apenas um sinal infravermelho. 

Isso não funciona porque uma única pista isolada não estimula a atividade de busca de hospedeiro do inseto, mas sim “apenas no contexto de outras pistas”, disse Montell, vencedor do Prêmio Presidencial Jovem Investigador da NSF e professor Duggan e Distinto de Biologia Molecular, Celular e do Desenvolvimento. 

No que diz respeito à radiação infravermelha térmica, os mosquitos não a detectam da mesma forma que a luz visível, pois a energia do IR é muito baixa para ativar as proteínas rodopsinas que detectam luz visível nos olhos dos animais.

Agora, a questão é como isso funciona então. É aqui que as antenas dos mosquitos entram em cena. As pontas das antenas são conhecidas por possuir neurônios sensíveis ao calor e, quando a equipe removeu essas pontas, observaram que isso eliminou a capacidade de detecção de IR do inseto.

TRPA1, uma proteína sensível à temperatura, foi encontrada em um laboratório separado como presente na extremidade da antena. Foi então observado pela equipe da UCSB que aqueles sem o gene funcional trpA1 não conseguiam detectar IR.

Portanto, os mosquitos podem detectar radiação infravermelha usando TRPA1. Mas isso não é tudo. Alguns rodopsinas que são sensíveis a pequenos aumentos de temperatura também são expressas nos mesmos neurônios antenais que o TRPA1, o que permite aos mosquitos ter sucesso na detecção de IR a longa distância.

A equipe demonstrou isso ao eliminar o TRPA1, o que então removeu a sensibilidade dos mosquitos ao IR. Contudo, isso não ocorreu com insetos que apresentavam problemas em qualquer uma das suas rodopsinas. Enquanto a eliminação conjunta das duas rodopsinas não removeu completamente a sensibilidade ao IR, enfraqueceu significativamente a percepção.

Os resultados do estudo indicam que IR térmico intenso ativa diretamente o TRPA1, enquanto as rodopsinas (Op1 e Op2) são ativadas em níveis baixos de IR térmico, o que então desencadeia indiretamente o TRPA1. Como a temperatura da nossa pele é constante, a sensibilidade do TRPA1 é aprimorada, o que estende o alcance do sensor de IR do mosquito para cerca de 2,5 ft.

Com essa descoberta, o estudo pretende aumentar a possibilidade de desenvolver estratégias para interferir nessa atração e projetar iscas mais eficazes. Segundo DeBeaubien:

“Apesar de seu tamanho diminuto, os mosquitos são responsáveis por mais mortes humanas do que qualquer outro animal. Nossa pesquisa aprimora a compreensão de como os mosquitos visam humanos e oferece novas possibilidades para controlar a transmissão de doenças transmitidas por mosquitos.”

Abordagens Inovadoras para o Controle de Mosquitos: O Que o Futuro Reserva

Há cerca de um ano, outro artigo de pesquisadores do Instituto de Pesquisa de Malária da Johns Hopkins estudou a biologia de Aedes aegypti. Eles detalharam os principais fatores na resposta imune de Aedes aegypti quando infectado pelos vírus chikungunya, dengue, febre amarela, Mayaro e Zika, a fim de criar melhores formas de reduzir a transmissão mosquito‑humano desses vírus mortais.

Essa espécie de mosquito não sucumbe a esses vírus quando infectada, e como continuam sua alimentação normal, acabam transmitindo sua carga viral para nós. O que mantém esses mosquitos saudáveis apesar da infecção viral é a proteína Argonaute 2.

Nos mosquitos, a proteína faz parte de um mecanismo antiviral crucial conhecido como via de RNA interferente pequeno (siRNA), que reconhece e destrói RNAs virais.

Mosquitos Ae. aegypti que carecem do gene Ago2 têm sua via siRNA comprometida, o que torna a infecção por arbovírus mais grave. Por sua vez, a capacidade dos mosquitos de transmitir os vírus caiu drasticamente, pois eles morrem em poucos dias após a infecção.

Além da via antiviral siRNA ficar comprometida, a mortalidade aumentada também é causada por defeitos em dois outros processos dependentes do Ago2: reparo de DNA e autofagia. Mosquitos deficientes em Ago2 expostos a arbovírus apresentaram danos extensos ao DNA, hiper‑infecções e acúmulo de resíduos moleculares em células em morte.

A descoberta abre uma avenida para tornar os mosquitos menos tolerantes e mais suscetíveis à infecção viral, prejudicando sua capacidade de transmitir doenças.

A equipe agora explora maneiras de engenheirar Ae. aegypti para testar uma possível nova estratégia de controle de doenças na qual eles são engenheirados para adoecer e sucumbir à infecção por malária.

Tal pesquisa também pode ajudar em outros estudos, como encontrar soluções para o problema da coagulação sanguínea. Como relatamos anteriormente, pesquisadores na verdade criaram uma molécula sintética para imitar uma encontrada em mosquitos, algo que só seria possível se tivéssemos uma compreensão mais profunda de sua biologia. 

Outro estudo interessante e perspicaz do mês passado investigou exatamente o que faz os mosquitos terem tanta fome de sangue humano. Qual mecanismo está por trás disso, exatamente? Michael Strand, entomologista da Universidade da Geórgia em Athens, descobriu que um par de hormônios trabalha em conjunto para ativar ou suprimir esses desejos de sangue.

As fêmeas consomem sangue para o desenvolvimento de seus ovos, e, uma vez saciadas, perdem o apetite até que depositem os ovos.

Durante a pesquisa, Strand observou que os níveis de F(NPF), um hormônio intestinal dos mosquitos, dispararam quando eles procuravam um hospedeiro, mas caíram drasticamente depois que terminaram de se alimentar. 

Então Strand analisou mais a fundo as células enteroendócrinas, que produzem o hormônio intestinal, e constatou que os níveis de NPF aumentaram antes da refeição de sangue dos insetos e diminuíram após seis horas. Os níveis de NPF também ditavam o interesse dos insetos por humanos. Eles não se interessavam por sangue humano após a refeição, mas voltavam a procurá‑lo depois de depositar os ovos.

RYamide, outro hormônio intestinal, também foi encontrado influenciando a sede de sangue dos mosquitos. Os níveis de RYamide sobem à medida que os níveis de NPF caem após a refeição e vice‑versa. Assim, NPF e RYamide juntos encorajam e suprimem a atração de humanos e outros hospedeiros pelos mosquitos.

Com essa descoberta, novos métodos e pesticidas espera‑se que sejam desenvolvidos para prevenir a reprodução dos mosquitos bem como a transmissão de doenças.

Para reduzir a potencial disseminação de doenças mortais, os pesquisadores estão até considerando máquinas totalmente automatizadas como forma livre de químicos para alcançar isso. Eliminar mosquitos envolve pulverizar produtos químicos tóxicos em larga escala, o que acaba prejudicando humanos e insetos benéficos como borboletas e abelhas.

Assim, os pesquisadores criaram um dispositivo robótico que pode identificar com precisão e então usar lentes para separar pupas masculinas e femininas em grupos distintos. O estudo tem como alvo espécies invasoras de mosquitos espécies.

“A ampliação do uso dessas técnicas terá impactos ambientais muito positivos, já que o controle de mosquitos atualmente baseia‑se principalmente no uso de pesticidas.”

– O co‑autor do estudo Jérémy Bouyer

Agora, vamos analisar duas empresas ativamente envolvidas no combate à ameaça dos mosquitos.

#1. Thermo Fisher Scientific 

Thermo Fisher Scientific (TMO ) é um grande fornecedor de soluções científicas avançadas, oferecendo ferramentas diagnósticas e tecnologias para controlar vetores e gerenciar doenças transmitidas por mosquitos. Eles fornecem equipamentos essenciais para pesquisar e rastrear populações de mosquitos e as doenças que eles transmitem, incluindo Zika, dengue e malária.

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

Precigen desenvolveu mosquitos geneticamente modificados com o objetivo de reduzir as populações de mosquitos e conter a transmissão de doenças transmitidas por mosquitos. Isso inclui a criação de mosquitos Oxitec, que foram liberados em várias regiões para combater doenças como dengue e Zika.

Conclusão 

Os mosquitos são o animal mais mortal do mundo, matando mais pessoas do que qualquer outra criatura a cada ano. Eles podem transmitir vírus e parasitas que causam doenças como dengue, malária, febre amarela, Zika, chikungunya, West Nile e filariose linfática. 

Enquanto um bilhão de pessoas são infectadas por esses vírus, fatores como viagens globais, mudanças climáticas e urbanização estão levando a um aumento nas populações de mosquitos e sua disseminação mundial. Isso torna essencial que os cientistas continuem a compreendê‑los em um nível mais profundo, encontrem maneiras de reduzir seus números e ajudem a combater melhor as doenças transmitidas por mosquitos para garantir um mundo mais saudável.

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