Учёные построили «комариный туалет» — и нашли в нём вирус, которого в Америке никто не ожидал

Исследователи Центра векторной биологии Университета Рутгерса разработали нестандартный инструмент эпидемиологического надзора: ловушку, которая собирает экскременты комаров и анализирует их генетический материал. Метод описан в журнале Microbiology Spectrum. В первых же тестах он дал неожиданный результат: полный геном вируса Западного Нила, следы неизвестного в Северной Америке вируса Хедвиг и несколько потенциально новых вирусов.

«Мы построили, если говорить по-простому, комариный туалет», — объяснил ведущий автор исследования Дана Прайс, доцент кафедры энтомологии Рутгерса. Аналогия с эпидемиологическим анализом сточных вод здесь не случайна: именно так — через мониторинг канализации — учёные отслеживали COVID-19 и полиомиелит в городах. Прайс задался вопросом: нельзя ли применить тот же принцип к комарам?

Устройство и принцип работы

Ловушка проста в изготовлении: 3D-печатная воронка покрыта суперводоотталкивающим материалом, из-за которого мельчайшие капли жидкости скатываются в пробирку. Комары выделяют крошечные капли экскрементов, содержащие генетические следы всего, что они успели поглотить или переносят внутри себя.

В 2021 и 2022 годах исследователи поймали по 50 диких комаров Culex pipiens в Нью-Брансуике (штат Нью-Джерси), помещали их в сетчатый контейнер над воронкой и кормили сахарным раствором. Собранные образцы проанализировали методом дробовикового метагеномного секвенирования — технологии, которая считывает сразу весь генетический материал в образце, не нацеливаясь заранее на конкретные патогены.

Что нашли в комариных экскрементах

Образец 2022 года оказался богатым на открытия. В нём обнаружили:

• полный геном вируса Западного Нила, принадлежащий варианту NY07, ранее найденному в регионе — причём не просто «положительный/отрицательный» результат, а полноценные генетические данные для отслеживания эволюции штаммов;
• следы вируса, похожего на Хедвиг, — его до сих пор не регистрировали в Западном полушарии;
• несколько вирусных последовательностей, настолько не похожих на известные, что исследователи классифицировали их как потенциально новые для науки виды.

Вирус Хедвиг впервые был идентифицирован в Европе в тканях белых сов, что и дало ему имя — в честь питомца Гарри Поттера. Науке пока неизвестно, вызывает ли этот вирус болезни у птиц или людей, однако само обнаружение нового агента там, где никто не предполагал его присутствия, говорит о принципиальном преимуществе метода: он ищет всё подряд — в том числе то, о существовании чего не знали.

«Если не искать — не найдёшь. Но что, если не знаешь, что искать?» — формулирует Прайс суть своего подхода.

Надзор будущего: данные вместо насекомых

Традиционный мониторинг комариных инфекций — трудоёмкий процесс: собрать тысячи насекомых, рассортировать по видам, объединить в пулы, растереть и сдать в лабораторию. При этом тесты изначально нацелены на конкретные, известные патогены, что делает систему слепой к новым угрозам.

Новый подход не требует уничтожения насекомых, работает быстрее и способен обнаруживать всё, что переносят комары, — включая неизвестные вирусы и паразиты. В образцах также нашлись следы трипаносоматид — одноклеточных паразитов, поражающих комаров, — и генетические сигнатуры, подтверждающие видовую принадлежность насекомых.

Читайте также по теме: вспышке паразитарной инфекции через продукты.

Конечная цель исследователей — полностью автономная полевая ловушка, которая собирает образцы, секвенирует генетический материал, анализирует результаты и в режиме реального времени отправляет предупреждения о потенциальных угрозах. «Идеальный вариант — устройство, которое мы устанавливаем где-нибудь в лесу, и оно просто непрерывно присылает нам данные», — говорит Прайс. Такая система была бы особенно ценна в труднодоступных районах, где традиционный надзор невозможен.