Massachusetts’taki Karantinalar – Sivrisinek Araştırmalarının Gerçekte Olduğundan Daha Önemli Olmasının Sebebi

Massachusetts’taki Plymouth kasabası, parklarını ve tarlalarını kapatarak gece karantinasına girdi. Yetkililer ise sivrisineklerin taşıdığı nadir ama hayatı tehdit eden bir hastalık olan doğu at ensefaliti (EEE) nedeniyle dışarıda gece sokağına çıkma yasağı öneriyor. 

Birkaç hafta önce, Massachusetts sağlık yetkilileri, ABD eyaletinde 2020’den bu yana görülen ilk insan vakasını duyurdu. 

Geçen hafta sonu, Plymouth, bir atın hastalığa yakalanmasının ardından alacakaranlıktan şafağa kadar kamu dışı rekreasyon tesislerini kapattığını açıkladı. Yetkililerin dört başka şehrin de “kritik risk” altında olduğunu bildirmesinin ardından diğer kasabalar da insanları Eylül sonuna kadar gece dışarı çıkmamaları konusunda uyarıyor. 

Eyalet genelindeki insanlara sivrisinek kovucu kullanmaları ve birikmiş suyu boşaltmaları da öneriliyor. Bu, Oxford’ta bir adamın virüsü kaptıktan sonra, ailesinin \”kişinin hayatta kalıp kalmadığına bakılmaksızın korkunç fiziksel ve duygusal sonuçlar\” bildirdiğini, kasaba yöneticisi Jennifer Callahan’ın söylediği gibi. 

‘The Bay State’de virüs varlığı aslında geçen ay bir sivrisinek örneğinde doğrulandı. Connecticut ve Rhode Island’daki sivrisinek örneklerinin testleri de EEE pozitif çıktı. Bu arada, bu yıl Massachusetts’e ek olarak New Jersey ve Vermont’ta da birer insan EEE vakası bildirildi. 

2019’da, Massachusetts’taki salgın 12 doğrulanmış vakadan altısını ölümle sonuçlandı ve sonraki yılda ek vakalarla devam etti. 

Eyaletin Halk Sağlığı Departmanı, Massachusetts’in her 10 ila 20 yılda bir EEE salgını yaşadığını ve bunun iki ila üç yıl sürdüğünü belirtti. 

EEE için tedavi ya da aşı yoktur. Hastalık Kontrol ve Önleme Merkezleri (CDC) göre, enfekte olanların yaklaşık %30’u ölmekte ve hayatta kalanlar genellikle kalıcı sakatlıklar yaşamaktadır. 

Virüs baş ağrısı, ateş, kusma, ishal, uykululuk, nöbetler ve davranış değişikliklerine neden olabilir. Ancak, hastalığa yakalanan çoğu kişi semptom geliştirmez. Ayrıca, her yaştan insan EEE’ye duyarlıdır, fakat 15 yaşın altındaki ve 50 yaşın üzerindeki bireyler en yüksek riski taşır. 

ABD’de, CDC’ye göre, her yıl yalnızca birkaç EEE vakası raporlanmaktadır; genellikle Doğu veya Körfez Kıyısı eyaletlerinde. 

Hastalık aslında kuşlarda yaygındır ve insanlar da yakalasa da, yaymazlar. Bu ölümcül virüs genellikle enfekte bir sivrisineğin ısırığıyla insanlara geçer. 

Bu, sivrisineklerin sorun çıkardığı ilk kez değil. Aslında, 200.000 yıldan beri Dünya nüfusunun yarısının ölümünden sorumludurlar. 

Önceki makalemizde bildirdiğimiz gibi, 100 milyon yıldan fazla süredir bu gezegende olan sivrisinekler, 2019’da devasa 100 trilyonluk bir nüfusa ulaştı. Bu sayılar gelecekte artacak çünkü kentleşme ve yetersiz sivrisinek kontrol çabaları etkili. İklim değişikliği de onların büyümesine katkıda bulunuyor; sivrisinekler sıcak, nemli havalarda gelişiyor. 

Bu büyük nüfusları ve ölümcül hastalıkları yaymadaki rolleri göz önüne alındığında, sivrisineklerin nasıl çalıştığını daha derinlemesine anlamak ve bu hastalıkları önlemenin etkili yollarını keşfetmek hayati önem taşır. Ve bu, en son araştırmanın tam olarak hedeflediği şeydir. 

Sivrisineklerin İnsanları Nasıl İzlediği: Kızılötesi Algılamanın Rolü

Sivrisinek kaynaklı hastalıklar her yıl yüz milyonlarca insanı etkiliyor; özellikle Aedes aegypti türü, sarıhumma, chikungunya ve Zika virüslerini taşıyan başlıca vektördür. Aynı zamanda yıllık 100 milyondan fazla vaka bildirilen dengue hastalığından da sorumludur. 

Anopheles gambiae, başka bir sivrisinek türü, sıtma parazitini yaymaktan sorumludur. Dünya Sağlık Örgütü’ne göre, bu hayatı tehdit eden hastalık her yıl 400.000’den fazla ölüme neden olmakta ve Nobel Ödülleri kazanan tedavi çabalarının konusudur. 

Bu rakamlar sivrisinekleri ‘en ölümcül avcı’ unvanına taşıdı, peki nasıl bu kadar başarılı oluyorlar? Yüzyıldan fazla bir süredir bilim insanları, sivrisineklerin konaklarını nasıl bulduklarını araştırıyor ve bu böceklerin farklı mesafelerde çeşitli duyulara dayandığını ortaya koydu. 

Şimdi, UC Santa Barbara’dan araştırmacılar, sivrisineklerin konaklarını bulmalarına yardımcı olan önemli bir ipucunu keşfettiler; bu ipucu, konakların nerede olduğunu ve biyokimyasal düzeyde nasıl çalıştığını açıklıyor. 

Bu ipucu kızılötesi algılamadır. Evet, gece görüş kameralarınızda, uzay görevlerinde bulunan ve spektral analiz, alev sensörleri ve gaz analizörlerinin temel bileşeni olan aynı yetenektir. 

Sivrisinekler doğal olarak konaklarını bulma yeteneğiyle doğarlar. Kadın sivrisineklerin yumurta gelişimi için kan gerektiğini ve deri kokusu, görsel ipuçları ve nefeslerden gelen CO2 gibi birden fazla sinyali birleştirdiklerini zaten biliyoruz. Bu tüm ipuçları farklı mesafelerde algılanır. 

En son çalışma, Nature’da yayınlandı, Aedes aegypti’nin insanları bulmak için kullandığı duyusal cephaneliğinde bir başka ipucu daha olduğunu gösteriyor. Çalışmaya göre, bu tür hedeflerinden yayılan kızılötesi (IR) radyasyonu algılıyor ve bu bilgiyi diğer ipuçlarıyla birleştirerek orta menzilde son derece etkili bir navigasyon sağlıyor. Çalışma şöyle belirtiyor:

“Termal IR radyasyonunun olağanüstü bir orta menzil yönlendirme ipucu olduğu farkı, sivrisineklerin konaklarını bulmadaki mükemmel etkinliğini anlamamızı genişletiyor.”

Çalışma, yaklaşık 3.500 sivrisinek türünden Aedes aegypti’yi “insan konaklarını bulmada olağanüstü yetenekli” olduğu için seçti ve bu çalışma, bu sivrisineklerin bunu nasıl başardığını, UCSB’de Profesör Craig Montell’in laboratuvarında çalışan doktora sonrası araştırmacı Nicolas DeBeaubien’in ortak lider yazarının sözleriyle açıklıyor. 

Bu istilacı sivrisinek türü, kanama ateşi ve ensefalit gibi hayatı tehdit eden hastalık semptomlarına yol açan flavivirusleri, bir vektör kaynaklı RNA virüsü olarak taşır ve dünya nüfusunun önemli bir bölümünü etkiler. 

Tek bir uyarı kullanmak yerine, bu sivrisinek türleri birden fazla ipucunu birleştirerek insanları bulur ve onlara doğru yönelir. 

Bir ipucu kullanmak, sivrisineğin konaktan gelen diğer uyarıcılara yanıtını artırır. Örneğin, solunan CO2’yi algılamak, onların hareket aktivitesini artırır ve bu da görsel ipuçlarına yanıtlarını yükseltir. Ancak, bu ipuçlarının da sınırlamaları vardır. 

Aedes aegypti’nin görsel keskinliği düşüktür, bu da konakları ayırt etmede sınırlı fayda sağlar. Ayrıca, koku ipuçları rüzgar ya da insan konakının hızlı hareketi nedeniyle etkisi sınırlanır ve bu da izlemelerini zorlaştırır. 

Bu yüzden, çalışma yazarları daha güvenilir bir yönlendirme ipucunu neyin sağladığını araştırdı ve kızılötesi radyasyona ulaştı. Sivrisinekler cilt yüzeyine, 10 cm mesafeye yaklaştıklarında, yükselen ısıyı algılar ve sıcaklığı hissederler. 

Pit yılanları ve vampir yarasalar gibi diğer hayvanların sıcak avı termal IR’yi algılayabildiği göz önüne alındığında, Aedes aegypti sivrisineklerinin aynı yeteneğe sahip olup olmadığına bakmak mantıklıydı. 

Bunu test etmek için, dişi sivrisinekler iki bölmeli bir kafese konuldu. Her iki bölge de insan nefesi ve kokusuna eşdeğer CO2 konsantrasyonuna maruz bırakıldı; ancak bir bölge aynı zamanda cilt sıcaklığında bir kaynaktan gelen IR’e de maruz kaldı. Araştırmacılar daha sonra, damar arıyormuş gibi iğneleme davranışı gösteren sivrisinek sayısını saydı. 

34°C’lik bir kaynaktan gelen termal IR eklemek, böceklerin konak arama aktivitesini iki katına çıkardı ve bu etkinlik 2,5 feet’e kadar etkili olmaya devam etti. 

“Bu çalışmada beni en çok etkileyen, IR’nin ne kadar güçlü bir ipucu olduğuydu. Tüm parametreleri doğru ayarladığımızda, sonuçlar kesinlikle açıktı.”

– DeBeaubien

Geçmişteki çalışmalar termal kızılötesinin sivrisinek davranışı üzerinde bir etkisi olduğunu fark etmemiş olabilir; kıdemli yazar Craig Montell, bunun metodolojiye bağlı olabileceğini düşünüyor. Bilim insanları sadece kızılötesi sinyal sunarak termal IR etkisini izole etmeye çalışabilirler. 

Bu işe yaramaz çünkü tek bir ipucu, böceklerin konak arama aktivitesini yalnızca diğer ipuçları bağlamında tetikler, dedi Montell, NSF Başkanlık Genç Araştırmacı Ödülü ve Duggan ve Moleküler, Hücresel ve Gelişim Biyolojisi Profesörü ödüllerini alan. 

Termal kızılötesi radyasyona gelince, sivrisinekler bunu görünür ışık gibi algılayamaz; IR enerjisi, hayvan gözlerinde görünür ışığı algılayan rodopsin proteinlerinin aktivasyonu için çok düşüktür. 

Şimdi soru şu: o zaman nasıl çalışıyor? Burada sivrisineklerin antenleri devreye giriyor. Antenlerin uçları ısı algılayan nöronlara sahip olduğu biliniyor ve ekip bu uçları çıkardığında, böceklerin IR algılama yeteneğinin de ortadan kalktığını gördü. 

TRPA1, sıcaklığa duyarlı bir protein, ayrı bir laboratuvarda bir anten ucunda bulundu. UCSB ekibi, fonksiyonel trpA1 genine sahip olmayanların IR algılayamadığını gözlemledi. 

Dolayısıyla, sivrisinekler TRPA1 kullanarak kızılötesi radyasyonu algılayabilir. Ancak bu hepsi değil. Aynı anten nöronlarında TRPA1 ile birlikte, sıcaklık artışına duyarlı birkaç rodopsin de ifade edilir; bu da sivrisineklerin uzun menzilde IR algılamasını sağlar. 

Ekip, TRPA1’i devre dışı bıraktıklarında sivrisineklerin IR duyarlılığının ortadan kalktığını gösterdi. Ancak, rodopsinlerinden birinde sorun olan böceklerde aynı durum görülmedi. Her iki rodopsin aynı anda devre dışı bırakıldığında IR duyarlılığı tamamen kaybolmasa da önemli ölçüde zayıfladı. 

Çalışma sonuçları, yoğun termal IR’nin doğrudan TRPA1’i aktive ettiğini, rodopsinlerin (Op1 ve Op2) düşük termal IR seviyelerinde aktive olduğunu ve bunun da dolaylı olarak TRPA1’i tetiklediğini gösteriyor. Cilt sıcaklığımız sabit olduğu için, TRPA1’in duyarlılığı artar ve bu da sivrisineklerin IR sensör menzilini yaklaşık 2,5 ft’ye kadar uzatır. 

Bu keşifle, çalışma bu çekimi engelleyecek stratejiler geliştirme ve daha etkili yemler tasarlama olasılığını artırmayı hedefliyor. DeBeaubien’e göre:

“Küçük boyutlarına rağmen, sivrisinekler diğer tüm hayvanlardan daha fazla insan ölümüne neden olmaktadır. Araştırmamız, sivrisineklerin insanları nasıl hedef aldığını anlamayı geliştirdi ve sivrisinek kaynaklı hastalıkların yayılmasını kontrol etme konusunda yeni olasılıklar sunuyor.”

Sivrisinek Kontrolünde Yenilikçi Yaklaşımlar: Gelecek Ne Getiriyor

Yaklaşık bir yıl önce, Johns Hopkins Sıtma Araştırma Enstitüsü araştırmacılarının bir başka makalesi Aedes aegypti’nin biyolojisini inceledi. Çalışma, Aedes aegypti’nin chikungunya, dengue, sarıhumma, Mayaro ve Zika virüsleriyle enfekte olduğunda bağışıklık yanıtındaki ana faktörleri detaylandırarak ölümcül virüslerin sivrisinekten insana aktarımını azaltmanın daha iyi yollarını geliştirmeye yardımcı olmayı amaçladı. 

Bu sivrisinek türü virüslerle enfekte olduğunda ölmez ve normal beslenmeye devam eder, bu da viral yüklerini bize aktarır. Bu sivrisineklerin virüslerle enfekte olmasına rağmen sağlıklı kalmasını sağlayan Argonaute 2 proteini. 

Sivrisineklerde, bu protein, viral RNA’ları tanıyan ve yok eden küçük müdahaleli RNA (siRNA) yolunun kritik bir antiviral mekanizmasının parçası olarak görev yapar. 

Ago2 genine sahip olmayan Ae. aegypti sivrisineklerinin siRNA yolu bozulur, bu da arbovirüs enfeksiyonunu daha şiddetli hale getirir. Sonuç olarak, bu sivrisineklerin virüsleri bulaştırma yeteneği dramatik şekilde azalır; enfekte olduktan sadece birkaç gün içinde ölürler. 

siRNA antiviral yolunun bozulmasının yanı sıra, iki başka sürecin de bozulması artan ölüm oranına neden olur; bu süreçler DNA onarımı ve otophagy’dir. Ago2 eksik sivrisinekler arbovirüslerle karşılaştıklarında kapsamlı DNA hasarı, aşırı enfeksiyon ve ölmekte olan hücrelerde moleküler atık birikimi yaşar. 

Bu keşif, sivrisinekleri daha az toleranslı ve virüs enfeksiyonuna daha duyarlı hâle getirerek hastalık yayma yeteneklerini zayıflatmanın yeni bir yolunu açıyor. 

Ekip, Ae. aegypti’yi genetik olarak mühendislik yaparak, yeni bir hastalık kontrol stratejisini test etmeyi araştırıyor; bu stratejide sivrisinekler hastalığa yakalanıp ölerek malaria enfeksiyonuna karşı duyarlı hâle getirilecek. 

Böyle bir araştırma, kan pıhtılaşması sorununa çözüm bulma gibi diğer çalışmalara da yardımcı olabilir. Daha önce rapor ettiğimiz gibi, araştırmacılar sivrisineklerde bulunan bir molekülü taklit eden sentetik bir molekül yarattılar, bu da onların biyolojisini daha derinlemesine anlamamızı gerektirir. 

Geçen ay yapılan bir başka ilginç ve aydınlatıcı çalışma, sivrisineklerin insan kanına neden bu kadar aç olduğunu araştırdı. Bu mekanizma tam olarak nedir? Georgia Üniversitesi’nden entomolog Michael Strand, iki hormonun bu kan isteğini aktive edip bastırdığını buldu. 

Dişiler yumurta gelişimi için kan tüketir ve doyduklarında yumurtlayana kadar iştahlarını kaybederler. 

Araştırma sırasında Strand, konak ararken F(NPF) adlı bir sivrisinek bağırsak hormonunun seviyelerinin yükseldiğini, ancak beslenme bittikten sonra büyük ölçüde düştüğünü gördü. 

Bu yüzden Strand, bağırsak hormonu üreten enteroendokrin hücreleri daha ayrıntılı inceledi ve NPF seviyelerinin böceklerin kan yemesinden önce yükseldiğini, altı saat sonra düştüğünü buldu. NPF seviyeleri aynı zamanda böceklerin insanlara olan ilgisini belirledi; yumurta bıraktıktan sonra insan kanına ilgi göstermediler ancak yumurta bıraktıktan sonra tekrar aradılar. 

RYamide, bir başka bağırsak hormonu, da sivrisineklerin kan tutkusunu etkiliyor. NPF seviyeleri düşerken RYamide seviyeleri artıyor ve tersine de geçerli. Böylece, NPF ve RYamide birlikte insan ve diğer konaklara olan çekimi artırıp bastırıyor. 

Bu keşifle, yeni yöntemler ve pestisitlerin sivrisinek üremesini ve hastalık bulaşımını önlemek üzere geliştirilmesi umulmaktadır. 

Ölümcül hastalıkların potansiyel yayılımını azaltmak için araştırmacılar, kimyasal içermeyen tamamen otomatik makineleri bile düşünmekte. Sivrisinekleri ortadan kaldırmak, büyük ölçekli toksik kimyasal püskürtme gerektirir; bu da insanları ve kelebek, arı gibi faydalı böcekleri zarar verir. 

Bu yüzden araştırmacılar, erkek ve dişi pupaları doğru bir şekilde tanımlayıp ayırmak için gözlük kullanan bir robot cihazı yarattılar. Çalışma, istilacı sivrisinek türlerini hedef alıyor. 

“Bu tekniklerin kullanımının artırılması, çevre üzerinde çok olumlu etkiler yaratacak, çünkü şu anda sivrisinek kontrolü büyük ölçüde pestisit kullanımına dayanıyor.”

– Çalışma ortak yazarı Jérémy Bouyer

Şimdi, sivrisinek sorunuyla aktif olarak mücadele eden iki şirkete bakalım.

#1. Thermo Fisher Scientific 

Thermo Fisher Scientific (TMO ), gelişmiş bilimsel çözümler sunan büyük bir sağlayıcıdır; sivrisineklerin taşıdığı hastalıkları kontrol etmek ve yönetmek için tanı araçları ve teknolojileri sunar. Zika, dengue ve sıtma dahil olmak üzere sivrisineklerin taşıdığı hastalıkları araştırmak ve izlemek için gerekli ekipmanları sağlar. 

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

Precigen, sivrisinek popülasyonlarını azaltmak ve sivrisinek kaynaklı hastalıkların bulaşımını engellemek amacıyla genetik olarak değiştirilmiş sivrisinekler geliştirdi. Bu, çeşitli bölgelerde dengue ve Zika gibi hastalıklarla mücadele etmek için salınan Oxitec sivrisineklerini içerir. 

2023 için toplam 24,6 milyon dolar gelir ve 117,6 milyon dolar net zarar bildirdi; bu, 2022’deki 200,1 milyon dolar zarardan bir iyileşmedir. 

Sonuç 

Sivrisinekler, her yıl diğer tüm canlılardan daha fazla insan öldüren dünyanın en ölümcül hayvanıdır. Dengue, sıtma, sarıhumma, Zika, chikungunya, Batı Nil ve lenfatik filaryaz gibi hastalıklara neden olan virüs ve parazitleri taşıyabilir. 

Milyarlarca insan bu virüslerden enfekte olurken, küresel seyahat, iklim değişikliği ve kentleşme gibi faktörler sivrisinek popülasyonlarının artmasına ve dünya çapında yayılmasına yol açıyor. Bu, bilim insanlarının onları daha derinlemesine anlamaya, sayılarını azaltmaya ve sivrisinek kaynaklı hastalıklarla daha iyi mücadele etmeye devam etmelerinin hayati olduğunu gösteriyor, böylece daha sağlıklı bir dünya sağlanabilir. 

En iyi biyoteknoloji hisselerinin listesi için buraya tıklayın.