Excrementele de țânțar oferă o nouă metodă de detectare a virusurilor circulante
Atunci când cercetătorii în sănătate publică doresc să afle dacă boli precum COVID-19 sau poliomielita circulă într-o comunitate, ei pot căuta dovezi genetice în ape uzate.
Entomologul Dana Price s-a întrebat dacă același principiu ar putea fi aplicat și țânțarilor. Această întrebare a dus la un experiment neconvențional.
„Ceea ce am făcut, pe scurt, a fost să construim o toaletă pentru țânțari”, a spus Price, profesor asociat la Centrul pentru Biologia Vectorilor, Departamentul de Entomologie din Școala de Științe Ambientale și Biologice și autor principal al unui studiu publicat în Microbiology Spectrum.
Dispozitivul, conform spuselor lui Price, este deceptiv de simplu: un funnel imprimat 3D, acoperit cu un material superhidrofob (care respinge apa) ce face ca lichidul să se adune în picături și să alunece într-un tub de colectare.
Urmele minuscule de excremente ale țânțarilor capturate au dezvăluit o lume ascunsă.
Prin secvențierea materialului genetic din excrementele de țânțari, Price a recuperat un genom complet al virusului West Nile, a găsit prima dovadă cunoscută a unui virus de tip Hedwig în Americi și a detectat mai multe virusuri care ar putea fi noi pentru știință. Această abordare a identificat, de asemenea, paraziți și a confirmat speciile de țânțari care au depus picăturile de deșeuri.
Rezultatele studiului sugerează că excrementele de țânțari ar putea deveni un instrument puternic de supraveghere, permițând oamenilor de știință să caute în mod extensiv atât patogeni familiari, cât și amenințări pe care nu le cunosc încă, a spus Price.
Dacă nu cauți, nu vei găsi. Dar ce se întâmplă dacă nu știi ce să cauți?”
Supravegherea țânțarilor a implicat istoric colectarea unui număr mare de insecte, sortarea acestora după specii, combinarea lor în grămezi și măcinarea lor pentru testare în laborator.
Acest proces laborios necesită ca oamenii de știință să păstreze insectele cu grijă, astfel încât materialul lor genetic să nu se degradeze. În timpul unui focar, acești pași pot întârzia informațiile necesare pentru a direcționa eforturile de control al țânțarilor. Testele convenționale vizează, de asemenea, patogeni specifici, așa că cercetătorii trebuie să știe ce caută.
Țânțarii excretează cantități mici de lichid care conțin urme genetice ale virusurilor și altor organisme. Deoarece deșeurile conțin mult mai puțin țesut de țânțar și, prin urmare, mai puțin ADN de țânțar decât o insectă măcinată, oamenii de știință au dedus că materialul viral ar putea fi mai ușor de găsit.
Cercetătorii au colectat două grupuri de câte 50 de țânțari Culex sălbatici dintr-o curte din New Brunswick, N.J., în 2021 și 2022. Fiecare grup a fost plasat într-un container protejat cu plasă deasupra funnel-ului și hrănit cu o soluție de zahăr. Țânțarii au produs picături de deșeuri, care au alunecat într-un tub.
Oamenii de știință au folosit secvențierea metagenomică shotgun – utilizată pentru a secvenția tot materialul genetic prezent într-o mostră mixtă. Calculatoarele au asamblat apoi milioane de fragmente generate și le-au comparat cu secvențe cunoscute din bazele de date științifice.
Mostra din 2022 a conținut un genom complet și de înaltă calitate al virusului West Nile, care poate cauza boli neurologice grave la oameni.
Cercetătorii au identificat virusul ca aparținând variantei genetice NY07, găsită anterior în regiune. Un astfel de detaliu ar putea ajuta oamenii de știință să urmărească modul în care variantele genetice ale unui virus apar, se răspândesc și se schimbă.
„Ceea ce a rezultat a fost un întreg genom viral”, a spus Price. „Mai degrabă decât să avem doar un rezultat pozitiv sau negativ, avem date genetice.”
Cercetătorii au fost și mai interesați de dovezile unui virus de tip Hedwig, care nu fusese raportat anterior în Americi.
Virusul Hedwig a fost identificat pentru prima dată în țesutul unor bufnițe albe din Europa, ceea ce a determinat oamenii de știință să-l numească după bufnița albă celebră din Harry Potter. Unele dintre păsările infectate aveau, de asemenea, virusul West Nile.
Oamenii de știință nu știu dacă virusurile de tip Hedwig îmbolnăvesc păsările, facilitează infecțiile cu West Nile sau coexistă pur și simplu cu alte virusuri. Descoperirea Rutgers nu stabilește că virusul reprezintă o amenințare, a spus Price. Arată că acesta a circulat acolo unde nu știa nimeni să caute.
„Nu l-am căutat specific”, a spus Price. „Am căutat totul și am găsit Hedwig acolo.”
El lucrează în prezent cu oficialii din cadrul Diviziei de Pescuit și Faună Sălbatică a Departamentului pentru Protecția Mediului din New Jersey pentru a analiza probe de organe și țesuturi pentru virus. Probe sunt colectate de la păsări decedate în urma unei examinări post-mortem.
Un virus găsit pentru prima dată într-o regiune poate fi recent sosit sau poate fi trecut cu vederea de ani de zile. Deoarece au fost efectuate puține studii largi asupra virusurilor transmise de țânțari în America de Nord, organismele care par restricționate geografic ar putea fi, de fapt, răspândite pe o arie mai largă.
„Cu cât generăm mai multe date, cu atât începem să ne întrebăm dacă totul este peste tot”, a spus Price. „Deși nu știm încă cât de mult din tot este peste tot, ar putea fi mult mai mult decât ne dăm seama.”
Probele au conținut, de asemenea, secvențe atât de diferite de exemplele cunoscute, încât cercetătorii au clasificat virusurile ca fiind potențial noi. Acestea includ un virus de tip partiti, un virus de tip picorna și un posibil virus nou asociat cu paraziți unicelulari care infectează țânțarii. Este nevoie de mai multe studii pentru a confirma că aceste virusuri sunt specii descrise anterior.
Majoritatea acestor virusuri par să infecteze țânțarii, alte insecte sau microorganisme ce trăiesc în interiorul țânțarilor și nu se cunosc ca având un impact asupra sănătății umane. Unele virusuri specifice insectelor ar putea chiar să interfereze cu abilitatea țânțarilor de a purta virusuri precum West Nile, dengue sau Zika.
Deșeurile au conținut, de asemenea, urme de trypanosomatide, un grup de paraziți unicelulari cunoscuți pentru a infecta țânțarii. ADN-ul de țânțar a confirmat că insectele aparțineau în principal grupului Culex pipiens, un purtător al virusului West Nile.
Price a subliniat că cercetarea a fost o demonstrație inițială, nu o înlocuire a supravegherii existente. A fost examinată o sută de
