Вольбахия бактериясы: таралуы, эволюциялық өзара әрекеттесулер және қолданылуы

Wolbachia бактериясы – бунақденелілердің ішек-құрсақ паразиті. Көптеген жәндіктерде кездеседі, көбеюге әсер етеді. Биологиялық зерттеулерге маңызды.

13 мин оқу

100%

Дереккөз: Wolbachia — Wikipedia

Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.

Мазмұны

Кіріспе

Альфапротеобактериялар класындағы бактериялар туысы.

Вольбахия – грам-теріс бактериялар туысы, ол көптеген буынтықайықтарды жасуша ішіндегі паразит ретінде жұқтыра алады немесе филяриялық нематодаларда пайдалы микроб ретінде әрекет етеді. Бұл буынтықайықтардың ең көп таралған паразиттік микробтарының бірі және, мүмкін, биосферадағы ең көп таралған репродуктивті паразит. Оның иелерімен өзара әрекеттесуі көбінесе күрделі болады. Кейбір ие түрлері Вольбахиямен қоныстанусыз көбейе алмайды немесе тіпті тірі қала алмайды. Бір зерттеуге сәйкес, неоторпикалық жәндіктердің 16%-дан астамы осы туысқа жататын бактерияларды тасымалдайды, ал барлық жәндік түрлерінің 25-70%-ға дейін олардың болуы мүмкін.

Тарих

Бұл тұқым алғаш рет 1924 жылы Маршалл Гертиг пен Симеон Берт Вольбахтың үй шыбындарының түрінде анықталды. Олар оны "көп жағдайда пішін өзгертетін, таяқша тәрізді, грам-теріс, жасуша ішінде тіршілік ететін организм, ол негізінен жұмыртқалық және ұрықтарды ғана жұқтырады" деп сипаттады. Гертиг 1936 жылы түрді ресми түрде сипаттап, оның жалпы және есімдік атауларын ұсынды: Wolbachia pipientis. Вольбахияны зерттеу 1971 жылдан кейін күшейді, ол кезде UCLA-дан Дженис Йен мен А. Ральф Барр Кулекс масасының жұмыртқаларының Вольбахиямен жұқтырған аталықтарының ұрықтандыруынан кейін цитоплазмалық үйлесімсіздік салдарынан өлгенін анықтады. Wolbachia тұқымдасы бүгінде кең таралғандығы, көптеген эволюциялық өзара әрекеттері және биобақылау агенті ретінде қолдану мүмкіндігіне байланысты зор қызығушылық тудырады. Филогенетикалық зерттеулер Wolbachia persica (қазір Francisella persica) Francisella тұқымдасына жататын түрлермен тығыз байланысты екенін, ал Wolbachia melophagi (қазір Bartonella melophagi) Bartonella тұқымдасына жататын түрлермен тығыз байланысты екенін көрсетті, нәтижесінде бұл түрлер тиісті тұқымдарға көшірілді. Сонымен қатар, нағыз Вольбахия көбейіп көбею үшін жасушаға мұқтаж болса, F. persica және B. melophagi агар ортасында өсірілуі мүмкін. Феминизация жұқтырған еркектердің әйел немесе тұқымсыз псевдоәйелдерге айналуына әкеледі. Бұл әсіресе бұршақтарды зақымдайтын (Ostrinia scapulalis) лепидоптерлерде жиі кездеседі. Партеногенез – жұқтырған әйелдердің еркексіз көбеюі. Кейбір ғалымдар партеногенездің себебі әрқашан Вольбахияның әсері болуы мүмкін деп болжайды, бірақ бұл мармурлы рактерге қатысты емес. Вольбахияның болуынан туындаған партеногенездің мысалы – Trichogramma паразиттік құйрықтарының кейбір түрлері, олар Вольбахияның болуына байланысты еркексіз көбеюге бейімделді. Бұл құйрықтардың арасында еркектер сирек кездеседі, себебі олардың көпшілігі осы Вольбахия штаммынан зардап шеккен болуы мүмкін. Цитоплазмалық үйлесімсіздік – Вольбахиямен жұқтырған еркектердің жұқпаған аналықтармен немесе басқа Вольбахия штаммымен жұқтырған аналықтармен сәтті көбеюге қабілетсіздігі. Бұл жұқпаған аналықтардың көбею мүмкіндігін төмендетеді және осылайша жұқтырған штаммның таралуына көмектеседі. Цитоплазмалық үйлесімсіздік механизмінде Вольбахия алғашқы митоздық бөлінулер кезінде ата-аналық хромосомаларға араласып, олардың синхронды бөлінуіне кедергі келтіреді.

The genus was first identified in 1924 by Marshall Hertig and Simeon Burt Wolbach in the common house mosquito. They described it as "a somewhat pleomorphic, rodlike, Gram negative, intracellular organism [that] apparently infects only the ovaries and testes". Hertig formally described the species in 1936, and proposed both the generic and specific names: Wolbachia pipientis. Research on Wolbachia intensified after 1971, when Janice Yen and A. Ralph Barr of UCLA discovered that Culex mosquito eggs were killed by a cytoplasmic incompatibility when the sperm of Wolbachia infected males fertilized infection free eggs. The genus Wolbachia is of considerable interest today due to its ubiquitous distribution, its many different evolutionary interactions, and its potential use as a biocontrol agent. Phylogenetic studies have shown that Wolbachia persica (now Francisella persica) was closely related to species in the genus Francisella and that Wolbachia melophagi (now Bartonella melophagi) was closely related to species in the genus Bartonella, leading to a transfer of these species to these respective genera. Furthermore, unlike true Wolbachia, which needs a host cell to multiply, F. persica and B. melophagi can be cultured on agar plates. Feminization results in infected males that develop as females or infertile pseudofemales. This is especially prevalent in Lepidoptera species such as the adzuki bean borer (Ostrinia scapulalis). Parthenogenesis is reproduction of infected females without males. Some scientists have suggested that parthenogenesis may always be attributable to the effects of Wolbachia, though this is not the case for the marbled crayfish. An example of parthenogenesis induced by presence of Wolbachia are some species within the Trichogramma parasitoid wasp genus, which have evolved to procreate without males due to the presence of Wolbachia. Males are rare in this genus of wasp, possibly because many have been killed by that same strain of Wolbachia. Cytoplasmic incompatibility is the inability of Wolbachia infected males to successfully reproduce with uninfected females or females infected with another Wolbachia strain. This reduces the reproductive success of those uninfected females and therefore promotes the infecting strain. In the cytoplasmic incompatibility mechanism, Wolbachia interferes with the parental chromosomes during the first mitotic divisions to the extent that they can no longer divide in synchrony.

Ұялы организмдердегі жыныстық дифференциацияның әсері

Трихограмма тұқымдасына жататын бірнеше мезгілдік иелер Вольбахияның жыныстық ерекшеленуіне соншалықты тәуелді, олар өз денелеріндегі бактерияларсыз тиімді көбейе алмайды, ал кейбіреулері тіпті инфекцияланбаған күйде тірі қалуға да шамасы жетпейді. Бір зерттеуде, инфекцияланған жеміс-жидектерде инфекцияланбағандарға қарағанда аналықтардың үлесі жоғары екені анықталды. Вольбахия, әсіресе Вольбахия тудырған цитоплазмалық үйлесімсіздік, түрленуді ынталандыруда маңызды рөл атқаруы мүмкін. Жыныстық қатынасты бұрмалайтын Вольбахия штамдары мезгілдік иелерінің табиғаттағы табиғи іріктеу үлгісін өзгерте алады, сонымен қатар олардың әрекетін болдырмауға күшті іріктеуді тудырады, бұл табиғи популяциялардағы табиғи іріктеудің ең жылдам мысалдарына алып келеді. Вольбахия инфекциясының еркектерді өлтіру және әйелдерге айналдыру әсері олардың мезгілдік иелерінде түрленуге әкелуі мүмкін. Мысалы, пилді жеміс-жидектердің популяциялары, Armadillidium vulgare, Вольбахияның әйелдік әсеріне ұшырағанда, аналықты анықтайтын хромосомасын жоғалтады. Мұндай жағдайларда, жеке тұлғаның әйелге айналуына тек Вольбахияның болуы ғана себеп болады.

Ароматазаға әсері

Ароматаза ферменті көптеген балық түрлерінде жыныс өзгерісін қамтамасыз етеді. Wolbachia даму кезеңіндегі балық эмбриондарында ароматазаның активтілігіне әсер етуі мүмкін.

а. Жыртқыш пен олжаның өзара әрекеттесуі

Вольбахия жемтіден жыртқышқа ас қорыту жүйесі арқылы берілуі мүмкін. Ол үшін Вольбахия ең алдымен ішек қуысы секрециясынан зардап шекпей өтуі керек, содан кейін ішек эпителийі арқылы қабылдаушы ұлпаға енуі керек. Бұл жолға қатысты дәлелдер жеткіліксіз болғандықтан, ол сирек кездесетін сияқты.

b. Қонақжай паразиті мен паразиттің өзара әрекеттесуі

Бұл Wolbachia қожайын ауысуының ең көп кездесетін жолдарының бірі болуы мүмкін. Жыртқыш-жеңілдік қарым-қатынастармен салыстырғанда, қожайын мен паразиттер арасындағы физикалық байланыс көбінесе ұзаққа созылады, дамудың әртүрлі кезеңдерінде жүзеге асады және Wolbachia-ға әртүрлі тіндермен тікелей байланысқа түсуге мүмкіндік береді. Бұл өзара әрекеттесу екі тарапты да микробтық алмасуға ұшыратуы мүмкін болғандықтан, жұғудың таралу бағытын түсінудің бір жолы – екі тарапта дағы жақын туыстарда Wolbachia-ның болуын бағалау, себебі донор тарапында инфекцияның әртүрлілігі жоғары болады. Бір паразиттік түр бірнеше ортақ қожайынды жұқтыруы мүмкін, ал бір қожайын түрі бірнеше паразиттік түрді жұқтыруы мүмкін. Мысалы, партеногенезді тудыратын Wolbachia Trichogramma паразиттік шегіршіндері арасында таралуы мүмкін. Паразиттер жұқпалы емес болса да, жұқтырған және жұқпаған қожайындар арасында тасымалдаушы ретінде әрекет ете алады. Афелинід паразиттік шегіршіндерінің ауыз мүшелері мен жұмыртқа салу құралдары Wolbachia жұқтырған Bemisia tabaci-мен қоректену арқылы ластанған жағдайда, келесі қожайынды жұқтыруы мүмкін.

c. Өсімдіктер мен басқа да азық-түлік көздерін ортақтастыру

Бұл жол тағамның ішінде немесе бетінде тіршілік ете алатын микробтарға қатысты. Тәжірибелер көрсеткендей, Wolbachia wAlbB штаммы клеткадан тыс 7 күнге дейін, ал кейбір штаммдар мақта жапырағының флоэма қантамырларында 50 күнге дейін тіршілік ете алады. Өсімдіктер осы жол үшін ең қолайлы платформа болып табылады. Бунақденелердің ауыз мүшелері мен өсімдік тіндерінің тікелей жанасуы арқылы кейбір жәндіктердің сілекей бездерінде қоныстанған Wolbachia өсімдіктерге берілуі мүмкін. Осының салдарынан, бір және бірдей өсімдіктермен қоректенетін бунақденелер Wolbachia штаммдарын ортақ пайдалана алады. Басқа жәндіктердің тамақ көздері де Wolbachia-ның көлденең таралуына себеп болуы мүмкін, мысалы, Мадагаскардың екі қоңыр қоңызының арасындағы нәжіс жиынтықтарын бөлісуі.

2-қадам: жаңа қожайында тіршілік ету және көбею

Бактериядағы пептидогликан сияқты патогенмен байланысты молекулалық үлгілер (PAMP) қожайынның туа біткен иммундық жауабын белсендіре алады. Жауап ретінде, кейбір Wolbachia штамдары иммундық жауаптардан қашу үшін бактериялық жасуша қабырғасын кесетін ерекше функционалды пептидогликан амидазасына (AmiDwol) ие. Пептидогликандардан басқа, Wolbachia жасушаларының жасушадан жасушаға қозғалысы қожайынға окислик стресс тудырып, қожайынның иммундық жауабын қозғауы мүмкін. Сондықтан, Wolbachia жасушалық иммундық жауаптардан қорғайтын механикалық қалқан ретінде әрекет ететін үш қабатты вакуолаға ие. Содан кейін ол қожайынның вителлогенин трансовариалды тасымалдау жүйесін пайдаланып, жұмыртқаға еніп, зиготаға кіргеннен кейін, эмбрионның дамуын бұзбай, маңызды қожайын тіндеріне жетуі керек. Бұл қожайын цитоскелетін пайдаланып, WD0830 Wolbachia протеинін қожайын актин талшықтарымен байланыстыру арқылы жүзеге асырылуы мүмкін. Олар сонымен қатар гермдік жасуша тамырларының бөліну жылдамдығын арттырып, олардың локализациясын және титрін жоғарылата алады. Табиғи жағдайларда Wolbachia тік жолмен табысты таралуы қиын.

4-қадам: қоныс тектес популяциядағы таралу

Жаңа популяциялардың енуі, ең алдымен, белгілі бір фенотиптік әсерлерден туындайды, соның ішінде репродуктивті манипуляциялардан және/немесе аналық иелеріне тікелей пайда әкелуден. Wolbachia жаңа иеге өткен кезде бастапқы фенотиптік әсерін сақтап қалуы, басқа фенотипті тудыруы немесе ешқандай байқалатын әсер етпеуі мүмкін. Мысалы, Cadra cautella көбелегінде еркектерді өлтіруге себеп болатын штамм, Ephestia kuehniella көбелегінің жаңа иесінде цитоплазмалық үйлесімсіздік тудырды.

Wolbachia инфекциясының дене шынықтырудағы артықшылықтары

Вольбахия инфекциясы Drosophila melanogaster, Drosophila simulans және масалардың вирустық қарсылығымен байланысты. Бактериямен жұқтырған шыбындар, оның ішінде масалар, РНҚ вирустарына, мысалы, Drosophila C вирусына, норовирусқа, flock house вирусына, крикет параличи вирусына, чикунгуния вирусына және Батыс Нил вирусына төзімдірек. Жалпы үй масасында Wolbachia деңгейінің жоғары болуы инсектицидтерге төзімділікпен байланысты. Phyllonorycter blancardella түрінің жапырақ кенелерінде Wolbachia бактериясы олардың қожайындарына ағаш жапырақтары сарғайғанда жасыл аралдарды – жапырақтың кішкентай, таза қалған бөліктерін жасауға көмектеседі, бұл қожайындарға ересек нысандарға дейін өскен кезде тамақтануды жалғастыруға мүмкіндік береді. Тетрациклинмен емделген дернәсілдер бұл қабілетін жоғалтады, соның салдарынан тек 13% ғана ересек мольдарға айналады. Muscidifurax uniraptor, паразиттік кене де Wolbachia бактериясын қонақ етуден пайда көреді. Пилфатиазды тудыратын паразиттік филяриалдық нематод түрлерінде, мысалы, Brugia malayi және Wuchereria bancrofti, Wolbachia міндетті эндосимбионтқа айналды және қожайынға оның көбеюі мен тіршілік етуі үшін қажетті химиялық заттармен қамтамасыз етеді. Cimex lectularius-та Wolbachia cCle штаммы қожайынға B витаминдерін синтездеуге көмектеседі. Кейбір Wolbachia штамдары қожайындарының өнімділігін арттыру арқылы таралуын кеңейтті. 1988 жылдан Оңтүстік Калифорнияда ізделіп алынған Wolbachia штамдары әлі де өнімділік тапшылығын тудырады, бірақ қазіргі уақытта өнімділік тапшылығы өнімділік артықшылығымен алмастырылды, сондықтан жұқтырған Drosophila simulans жұқпағандарына қарағанда көбірек ұрпақ береді.

Wolbachia инфекциясының өмірлік тарихындағы салдары

Wolbachia көбінесе мезбеннің көбеюі мен өмірлік цикліне өз таралуына қолайлы жағдай жасау үшін әсер етеді. Фараон құмырсқасында Wolbachia инфекциясы колония деңгейінде көбеюге қабілетті ұрпақтардың (яғни, көбеюге салған инвестицияның) артуымен, сондай-ақ көбеюге қабілетті ұрпақтардың ертерек пайда болуымен (яғни, қысқарақ өмірлік циклмен) байланысты. Жұқтырылған колониялардың өсуі де жылдамдайды. Партеногенезді тудыратын Wolbachia түрлерге осы жолмен негізінен немесе толығымен көбейтуге қысым жасағанына мол дәлелдер бар. Бұған қоса, Wolbachia маса арқылы берілетін ауруларды таситын Aedes aegypti масасының өмір сүру ұзақтығын қысқартады, және олардың патогендерді тарату тиімділігін төмендетеді, себебі ересек масалардың арасында осы аурулардың бірін таситын жағдай көбірек. Бұл зиянкестермен күресу әдісі ретінде қолданылып келеді.

Геномдық

Wolbachia тұқым қуалауының ең алғаш рет анықталғаны – D. melanogaster жеміс құсқышын қоздыратын wMel штаммының геномы болды. Бұл геном Джонатан Айзен мен Скотт О'Ниллдің бірлескен еңбегімен Геномдық зерттеулер институтында секвенцияландырылды. Екінші анықталған Wolbachia геномы – Brugia malayi нематодаларын қоздыратын wBm штаммының геномы. Көптеген басқа Wolbachia штамдарының геномдық тізбектеу жобалары қазіргі таңда жүргізілуде.

Генологиялық трансфер

Вольбахия түрлері бактериофаг WO немесе фаг WO деп аталатын бактериофагты да қамтиды. Бактериофаг WO-ның салыстырмалы тізбек талдауы, бір иесіндегі Вольбахияның бірлескен инфекциялары арасындағы кең ауқымды горизонтальды гендер алмасуының ең нақты мысалдарының бірін ұсынады. Бұл бактериялық эндосимбионттардың геномдары арасындағы жиі болатын жақтық трансферге қатысқан алғашқы бактериофаг. Бактериофагтар арқылы гендердің берілуі, бұрын өте тұрақты немесе уақыт өте гендерді жоғалтуға бейім деп есептелген жасушаішілік бактериялардың геномдарында маңызды эволюциялық өзгерістерге әкелуі мүмкін. Протокаллифора шыбықтарының түрлерін анықтау үшін ДНК штрих-кодтау қолданылғанда, бірнеше ерекше морфотиптердің цитохром c оксидаза I ген тізбектері бірдей болды, бұл, көбінесе, Вольбахия түрлерінің горизонтальды гендік трансфері (HGT) арқасында, олар иегер түрлер арасында секіріп өтеді. Нәтижесінде, Вольбахия молекулалық кладистикалық талдауларда жаңылыс нәтижелерге себеп болуы мүмкін. Шамамен, жәндіктердің 20-50 пайызында Вольбахиядан HGT – микроорганизмдерден жануарларға (яғни жәндіктерге) гендердің берілуінің белгілері бар деп есептеледі.

Кіші РНК

Wolbachia-да кодтамайтын шағын WsnRNA 46 және WsnRNA 59 Aedes aegypti және Drosophila melanogaster масаларында және Drosophila melanogaster шырынында анықталды. Кішкентай РНК (sРНК) бактериялық және иесінің гендерін реттеуге қабілді. Wolbachia pipientis-те ncrwmel02 деп аталатын жоғары сақталған интрагендік аймақты sRNA да анықталды. Ол төрт түрлі штаммда реттелген түрде өрнектеледі, бұл иесінің жынысына және тіндердің орналасуына байланысты өзгереді. Бұл sRNA Вольбахияның биологиясында маңызды рөл атқаратынын көрсетеді.

Паразиттердегі рөлі

Жәндіктерден басқа, Вольбахия әртүрлі изопод түрлерін, өрмекшілерді, кенелерді және филяриалдық нематодалардың көптеген түрлерін (паразиттік құрттардың бір түрі) жұқтырады, оның ішінде адамдарда онхоцеркиаз (өзен соқырлығы) және слонтиазды, сондай-ақ иттерде жүрек құрттарын қоздырады. Осы ауруларды қоздыратын филяриалдық құрттар Вольбахиямен ғана жұқтырылмайды, сонымен қатар Вольбахия осы аурулардағы маңызды рөл атқарады. Филяриалдық нематодалардың патогенділігінің көп бөлігі олардың Вольбахияға қарсы иммундық жауабына байланысты. Филяриалдық нематодалардан Вольбахияны жою, әдетте, құрттың өліміне немесе оның көбею қабілетінен айырылуына әкеледі. Сондықтан, филяриалдық нематодалармен күресудің қазіргі стратегиялары, көбінесе уытты антинематодалық препараттармен құрттарды тікелей өлтірудің орнына, қарапайым доксициклин антибиотикасы арқылы олардың симбиотикалық Вольбахиясын жоюды қамтиды.

Аурудың алдын алу

Табиғи түрде кездесетін Wolbachia штаммдары, масалар сияқты буынтық аяқтылар популяцияларында кең таралғандықтан, векторларды бақылау стратегияларының бір жолы болып табылады. Цитоплазмалық қақтығыс тудыратын Wolbachia-ның ерекше қасиеттеріне байланысты, кейбір штаммдар жәндіктер популяциясындағы генетикалық таралуды күшейтуге қабілетті болғандықтан, адамдар үшін пайдалы. Wolbachia жұқтырған аналықтар жұқтырған және жұқпаған ерекектермен ұрпақ бере алады; бірақ жұқпаған аналықтар тек жұқпаған ерекектермен тірі ұрпақ бере алады. Бұл жұқтырған аналықтарға репродуктивтік артықшылық береді, ол Wolbachia жиілігі популяцияда жоғары болған сайын арта түседі. Компьютерлік модельдер Wolbachia штамдарын табиғи популяцияларға енгізу патоген жұқтыруын азайтады және жалпы ауру жүктемесін төмендетеді деп болжайды. Мысалы, өмірді қысқартатын Wolbachia денге қызбасы мен безгекке қарсы күресте, паразиттердің көбірек болуымен ескі жәндіктерді жою арқылы қолданылуы мүмкін. Жастар жәндіктердің тіршілік етуі мен көбеюіне көмектесу резистенттіліктің эволюциясына селекциялық қысымды азайтады. Сонымен қатар, кейбір Wolbachia штаммдары жәндіктің ішінде вирус көбеюін тікелей азайта алады. Денге қызбасы үшін бұлар wAllbB және wMelPop (Aedes aegypti-мен бірге), wMel (Aedes albopictus және Aedes aegypti-мен бірге). Wolbachia A. aegypti-де чикунгунья вирусының (CHIKV) көбеюін тежейтіні де анықталды. Wolbachia pipientis wMel штаммы, Wolbachia жұқпаған бақылау тобымен салыстырғанда, масаларда CHIKV жұқтыру және таралу деңгейін айтарлықтай төмендетті, ал сары қызба вирусының жұқтыруында да осындай құбылыс байқалды, бұл бактерияны YFV және CHIKV-ты басу үшін үміт беретін жақсы перспективаға айналдырды. Wolbachia A. aegypti жасушаларынан алынған Aag2 жасушалық желісінде Батыс Нил вирусының (WNV) бөлінуін де тежейді. Бұл механизм жаңа, себебі бактериялар Wolbachia жасушалық желісінде вирус геномдық РНК өндірісін күшейтеді. Сонымен қатар, интраторакальды түрде жұқтырылған масалардағы вирусқа қарсы әсер Wolbachia штаммына байланысты, ал ауыз арқылы тамақтандырылған масаларда вирус көбеюі Wolbachia wMelPop штаммында толығымен тежелді. Wolbachia жұқтыруының жәндіктерде вирус көбеюіне әсері күрделі және Wolbachia штаммына және вирус түріне байланысты. Бірнеше зерттеулер Drosophila melanogaster, сары қызба кенесі Aedes aegypti және Азия жолбарысы Aedes albopictus-та Wolbachia жұқтыруының оң сезімді РНК вирустарында тұрақты рефракторлық фенотиптерін көрсеткенмен, бұл әсер ДНК вирусының жұқтыруында және қос тізбекті ДНК вирусының жұқтыруында байқалмайды. Сондай-ақ, қазіргі уақытта Wolbachia жұқтыруы тестіленген теріс сезімді РНК вирустарын шектейтініне дәлел жоқ, бұл Wolbachia-ның теріс сезімді РНК буынтық аяқтылар арқылы тарайтын вирустарды шектеуге жарамсыз екенін көрсетеді. Wolbachia жұқтыруы масалардың безгекке қарсы тұруын да арттыра алады, мысалы, Anopheles stephensi-де wAlbB штаммы Plasmodium falciparum тіршілік циклына кедергі келтірді. Алайда, Wolbachia жұқтыруы патоген жұқтыруын да күшейтеді. Wolbachia Culex tarsalis масаларында бірнеше арбовирусты күшейтті. Басқа зерттеуде, бақылау тобымен салыстырғанда, Wolbachia (wAlbB штаммы) жұқтырған C. tarsalis-те Батыс Нил вирусы (WNV) жұқтыру деңгейі айтарлықтай жоғары болды. Wolbachia реактивті оттегі түріне тәуелді Toll (гендер отбасы) жолын белсендіре алады, бұл вирустың көбеюін тежеуге көмектесетін микробқа қарсы пептидтер, дефензиндер және цекропиндерді белсендіру үшін маңызды. Керісінше, кейбір штаммдар жолды тежеп, вирустардың көбеюіне әкеледі. Мысалы, Culex tarsalis wAlbB штаммымен, жұқтырған масалар батыс Нил вирусын (WNV) жиірек тасымалдайды. Бұл wAlbB вирусқа қарсы Toll иммундық жолының активтеушісі REL1 ингибиторын тежегендіктен. Осыған байланысты, жасанды жұқтырған масаларды қоршаған ортаға жібермес бұрын, Wolbachia штаммының және экологиялық салдарларының мұқият зерттелуі қажет. 2014 жылы WMP ауруға шалдыққан масаларды Австралияның 187 000 тұрғыны бар Таунсвилл қаласында шығарды. Емдеуден кейін төрт жыл бойы денге қызбасының бірде-бір жағдайы тіркелмеді. Көптеген шағын аумақтарда сынақтар жүргізілді, бірақ үлкен аумақтарда сынақ жүргізілген жоқ. Қоршаған ортаға зиянды әсері туралы хабарламалар жоқ. Бұл шығын әр тұрғынға 15 австралиялық долларға бағаланды, бірақ еңбек құнының төмендеуімен кедей елдерде оны 1 АҚШ долларына дейін төмендетуге болады деп үміттенді. 2016 жылы WMP ғалымы Скотт Ричи Зика вирусының таралуына қарсы күресу үшін wMel масаларын пайдалануды ұсынды. Зерттеуде Wolbachia wMel-дің Бразилияда Зиканы тоқтату қабілеті бар екені хабарланды. 2016 жылдың қазан айында Зика және денге вирустарына қарсы күресу үшін Wolbachia жұқтырған масаларды пайдалануға 18 миллион АҚШ доллары бөлінетіні жарияланды. Колумбия мен Бразилияда 2017 жылдың басында енгізу жоспарлануда. 2016 мен 2020 жылдар арасында WMP Индонезияның 400 000 тұрғыны бар Йогьякарта қаласында алғашқы рандомизацияланған бақыланатын сынақ жүргізді. 2020 жылдың тамыз айында сынақтың Индонезиялық жетекші ғалымы Ади Утарини сынақ денге қызбасының жағдайын бақылау аймақтарымен салыстырғанда 77%-ға төмендеткенін хабарлады. Бұл сынақ «техника үшін ең мықты дәлел» болды. 2017–2019 жылдары WMP Бразилияның Нитерой қаласында масаларды шығарды. 2023 жылдың наурыз айында Бразилияның Освальдо Круз қоры жұқтырған жәндіктерді өндіретін үлкен «маса фабрикасын» құруға қаржы беру үшін WMP-мен келісімге келді.

Naturally existing strains of Wolbachia have been shown to be a route for vector control strategies because of their presence in arthropod populations, such as mosquitoes. Due to the unique traits of Wolbachia that cause cytoplasmic incompatibility, some strains are useful to humans as a promoter of genetic drive within an insect population. Wolbachia infected females are able to produce offspring with uninfected and infected males; however, uninfected females are only able to produce viable offspring with uninfected males. This gives infected females a reproductive advantage that is greater the higher the frequency of Wolbachia in the population. Computational models predict that introducing Wolbachia strains into natural populations will reduce pathogen transmission and reduce overall disease burden. An example includes a life shortening Wolbachia that can be used to control dengue virus and malaria by eliminating the older insects that contain more parasites. Promoting the survival and reproduction of younger insects lessens selection pressure for evolution of resistance. In addition, some Wolbachia strains are able to directly reduce viral replication inside the insect. For dengue they include wAllbB and wMelPop with Aedes aegypti, wMel with Aedes albopictus and Aedes aegypti. Wolbachia has also been identified to inhibit replication of chikungunya virus (CHIKV) in A. aegypti. The wMel strain of Wolbachia pipientis significantly reduced infection and dissemination rates of CHIKV in mosquitoes, compared to Wolbachia uninfected controls and the same phenomenon was observed in yellow fever virus infection converting this bacterium in an excellent promise for YFV and CHIKV suppression. Wolbachia also inhibits the secretion of West Nile virus (WNV) in cell line Aag2 derived from A. aegypti cells. The mechanism is somewhat novel, as the bacteria actually enhances the production of viral genomic RNA in the cell line Wolbachia. Also, the antiviral effect in intrathoracically infected mosquitoes depends on the strain of Wolbachia, and the replication of the virus in orally fed mosquitoes was completely inhibited in wMelPop strain of Wolbachia. The effect of Wolbachia infection on virus replication in insect hosts is complex and depends on the Wolbachia strain and virus species. While several studies have indicated consistent refractory phenotypes of Wolbachia infection on positive sense RNA viruses in Drosophila melanogaster, the yellow fever mosquito Aedes aegypti and the Asian tiger mosquito Aedes albopictus, this effect is not seen in DNA virus infection and double stranded DNA virus infection. There is also currently no evidence that Wolbachia infection restricts any tested negative sense RNA viruses indicating Wolbachia would be unsuitable for restriction of negative sense RNA arthropod borne viruses. Wolbachia infection can also increase mosquito resistance to malaria, as shown in Anopheles stephensi where the wAlbB strain of Wolbachia hindered the lifecycle of Plasmodium falciparum. However, Wolbachia infections can also enhance pathogen transmission. Wolbachia has enhanced multiple arboviruses in Culex tarsalis mosquitoes. In another study, West Nile Virus (WNV) infection rate was significantly higher in Wolbachia (strain wAlbB) infected C. tarsalis compared to controls. Wolbachia may induce reactive oxygen species–dependent activation of the Toll (gene family) pathway, which is essential for activation of antimicrobial peptides, defensins, and cecropins that help to inhibit virus proliferation. Conversely, certain strains actually dampen the pathway, leading to higher replication of viruses. One example is with strain wAlbB in Culex tarsalis, where infected mosquitoes actually carried the west nile virus (WNV) more frequently. This is because wAlbB inhibits REL1, an activator of the antiviral Toll immune pathway. As a result, careful studies of the Wolbachia strain and ecological consequences must be done before releasing artificially infected mosquitoes in the environment. In 2014, WMP released infected mosquitos in Townsville, an Australia city with 187,000 inhabitants plagued by dengue. For four years after introduction, no cases of dengue were reported. Trials in much smaller areas had been carried out, but a larger area had not been tested. No environmental ill effects were reported. The cost was A$15 per inhabitant, but it was hoped that it could be reduced to US$1 in poorer countries with lower labor costs. In 2016, WMP scientist Scott Ritchie proposed using wMel mosquitos to combat the spread of the Zika virus. A study reported that Wolbachia wMel has the ability to block Zika in Brazil. In October 2016, it was announced that US$18 million in funding was being allocated for the use of Wolbachia infected mosquitoes to fight Zika and dengue viruses. Deployment is slated for early 2017 in Colombia and Brazil. Between 2016 and 2020, WMP conducted its first randomized controlled trial in Yogyakarta, an Indonesian city of about 400,000 inhabitants. In August 2020, the trial's Indonesian lead scientist Adi Utarini announced that the trial showed a 77% reduction in dengue cases compared to the control areas. This trial was the "strongest evidence yet" for the technique. In 2017–2019, WMP released mosquitos in Niterói, Brazil. In March 2023, Brazil's Oswaldo Cruz Foundation signed an agreement with WMP to provide funds for a large "mosquito factory" producing infected insects.

Ерлер арасындағы үйлесімсіздік

Wolbachia-ны масаларға қолданудың тағы бір әдісі – жұқтырған аталықтар мен жұқтырмаған аналықтар арасындағы цитоплазмалық үйлесімсіздікті пайдалану. Егер жұқпаған аналық маса жұқтырған аталық масамен жұптасса, оның жұмыртқалары сүректенбейді. Жеткілікті мөлшерде жұқтырған аталықтар босатылса, маса популяциясы уақытша азаяды. Сингапурдың Ұлттық қоршаған орта агенттігі Verily компаниясымен бірлесіп, қалалық Aedes aegypti масаларының санын азайту және денге қызуымен күресу үшін Wolbachia-мен жұқтырылған аталық масаларды шығарудың жаңа, тиімді әдісін әзірледі. 2017 жылдың 3 қарашасында АҚШ Қоршаған ортаны қорғау агенттігі (EPA) 20 АҚШ штатында және Колумбия округінде Wolbachia штаммы "ZAP" жұқтырған аталық масаларды шығаруға Mosquito Mate, Inc. компаниясын тіркеді.