Использование ядерной науки для борьбы с трансмиссивными болезнями

Комары являются одними из самых смертоносных врагов человечества из-за их способности передавать такие болезни, как малярия и лихорадка Зика, которые могут наносить огромный ущерб в глобальном масштабе. Для борьбы с переносимыми комарами заболеваниями, такими как денге, некоторые страны используют основанный на ядерных технологиях метод регулирования размножения насекомых — метод стерильных насекомых (МСН). Одной из таких стран является Бангладеш.

«В 2019 году лихорадка денге поразила Бангладеш в беспрецедентных масштабах. Было зафиксировано более 100 000 случаев заболевания, наша система здравоохранения оказалась перегружена из-за большого количества пациентов, страдающих от тяжелых гриппоподобных симптомов, и более 150 человек погибли», — сообщает Махфуза Хан, директор Института пищевой и радиационной биологии Комиссии по атомной энергии Бангладеш. Продолжительные муссонные дожди создали идеальные условия для размножения комаров рода Aedes, которые являются переносчиками лихорадки денге и других заболеваний, таких как Зика и чикунгунья. «Мы стремимся спасти людей от этих болезней, и наши усилия по борьбе с комарами должны основываться на комплексном подходе, предусматривающем использование МСН».

В августе 2019 года Бангладеш обратилось за помощью к МАГАТЭ. В итоге был разработан четырехлетний план внедрения МСН в рамках программы по комплексной борьбе с сельскохозяйственными вредителями в масштабах района, призванной сдержать распространение комаров Aedes.

Несколько стран, в том числе Бразилия, Германия, Греция, Индонезия, Испания, Италия, Куба, Маврикий, Малайзия, Мексика и Соединенные Штаты Америки, развивают использование МСН для борьбы с комарами. Бангладеш также развивает использование этого метода, получая поддержку по линии Инициативы в отношении мирного использования ядерной энергии (ИМИ).

МСН представляет собой безвредный для окружающей среды метод, предусматривающий массовое разведение соответствующих насекомых и их последующую стерилизацию с использованием излучения. Стерильные самцы помещаются в контейнеры и направляются в зараженные районы, где они выпускаются для спаривания с дикими самками. Спаривание не приводит к появлению потомства, поэтому со временем популяция диких насекомых сокращается. Этот метод используется вот уже более 70 лет и успешно применяется в борьбе с несколькими сельскохозяйственными насекомыми-вредителями.

«По просьбе Бангладеш МАГАТЭ в сотрудничестве с Продовольственной и сельскохозяйственной организацией Объединенных Наций (ФАО) направило многопрофильную группу для оценки вспышки и оказания помощи местным экспертам в разработке плана использования МСН в сочетании с другими методами, чтобы подавить популяцию комаров, распространяющих болезнь», — рассказывает Руй Кардозу Перейра, начальник Секции борьбы с насекомыми-вредителями Объединенного отдела ФАО/МАГАТЭ по ядерным методам в продовольственной и сельскохозяйственной областях.

С 2016 года Соединенное Королевство, Соединенные Штаты и Япония выделили почти 2,5 млн евро на реализацию этой инициативы для содействия прогрессу в связанных с МСН исследованиях и разработках в области борьбы с комарами и для решения проблем, сопряженных с широкомасштабным использованием этого метода в целях подавления популяций комаров Aedes, а также комаров Anopheles, являющихся переносчиками малярийных паразитов.

Массовое разведение комаров

«С комарами есть определенные проблемы, которые необходимо решить до начала использования МСН в крупных масштабах», — отмечает Кардозу Перейра. Первая из этих проблем заключается в том, как кормить и разводить комаров, которые затем будут подвергнуты облучению и выпущены.

Экономическая эффективность массового разведения была повышена благодаря исследованиям и разработкам в этой области. В частности, отказ от нержавеющей стали в пользу более дешевого алюминия и пластика в конструкциях каркасов и клеток позволяет осуществлять массовое разведение в более широких масштабах.

Разделение самок и самцов

Именно самки комаров передают болезни через укусы, поэтому крайне важно, чтобы выпускались только стерилизованные самцы.

Самцы и самки комаров Aedes могут быть разделены на стадии куколки, так как куколки самок значительно больше, чем куколки самцов. Однако этот метод не всегда точен, поскольку на размер куколок влияют, в частности, режим питания, условия разведения, плотность популяции насекомых и другие экологические факторы. Поэтому для дальнейшей оптимизации разделения самцов и самок комаров Aedes ученые Объединенного отдела ФАО/МАГАТЭ в рамках проекта, поддерживаемого по линии ИМИ, создали линию с генетическим определением пола, в которой самки отличаются красным цветом глаз, а самцы — черным, что, как ожидается, облегчит разделение по половому признаку при использовании МСН.

Облучение комаров

Для массовой стерилизации насекомых-вредителей в рамках программ МСН традиционно используются гамма-облучатели. Недавние исследования, проведенные МАГАТЭ и ФАО, показали, что для этого процесса также подходят рентгеновские облучатели. Именно рентгеновское излучение используют ученые в так называемом «районе борьбы с комарами в округе Ли» (LCMCD) во Флориде, Соединенные Штаты, в сотрудничестве с МАГАТЭ осуществляющие программу МСН для борьбы с комарами Aedes. «Комары Aedes являются в нашем районе инвазивным видом и становятся все более устойчивыми к инсектицидам, что делает традиционные методы борьбы с этими комарами менее эффективными, — рассказывает Рейчел Морреаль, менеджер по прикладной науке и технологиям в LCMCD. — Поскольку наша программа предусматривает стерилизацию с помощью рентгеновских, а не гамма-лучей, мы можем предложить другой взгляд на проблему и другой подход к ее решению».

LCMCD получает поддержку со стороны МАГАТЭ, в том числе помощь в калибровке рентгеновского аппарата. «Опыт, который мы приобрели, и улучшения, которые мы внесли, будут очень полезны для других стран», — добавляет Морреаль.

Беспилотники для выпуска хрупких вредителей

Комары отличаются хрупкостью, и при их выпуске в окружающую среду в рамках программы МСН важно не повредить и не убить их. Исследователи в Бразилии и эксперты Объединенного отдела ФАО/МАГАТЭ пришли к выводу, что данную проблему можно решить с помощью беспилотных летательных аппаратов. Исследование, проведенное этими специалистами в 2018 году, показало, что использование беспилотников позволяет свести к минимуму ущерб, наносимый насекомым при выпуске, а также является более экономичным и быстрым по сравнению с другими способами выпуска, например с земли.

«Для группы специалистов в Бразилии использование беспилотников стало новаторством, позволившим сократить расходы на крупномасштабный выпуск насекомых, — сообщает Майлен Гомес Пачеко, научно-технический менеджер компании «Биофабрика Москамед Бразил». — Через посредство МАГАТЭ мы можем поделиться результатами этого испытания, чтобы поддержать пилотные испытания МСН в других эпидемиологических и социальных условиях в целях борьбы с комарами и сведения к минимуму страданий многих общин во всем мире».