Il microbiota della zanzara come arma contro la malaria

La malaria

La malaria è una patologia infettiva causata dal parassita quale il Plasmodium (tra i quali P. falciparum è il più pericoloso per l’uomo) e dal vettore quale la zanzara Anopheles gambiae complex, ed ancora oggi è endemica in circa 35 paesi del mondo. Molte persone vedono la malaria come una patologia ormai lontana e sorpassata, un qualcosa di cui se ne sente poco parlare e che quindi forse non esiste più. Dati alla mano, questa patologia miete ancora 400.000 morti l’anno. L’80% dei casi avviene in Africa, dove 7 morti su 10 sono bambini al di sotto dei 5 anni. Se questo non fosse già abbastanza, tutto ciò equivale a dire che nel mondo, ogni 60 secondi, un bambino muore di malaria.

Figura 1 – Striscio di sangue su vetrino con colorazione Giemsa, visto al microscopio ottico rappresentante globuli rossi umani infettati da P. falciparum.

L’eradicazione è possibile?

Cosa rende la malaria così difficile a eradicare?

Seppure il numero di morti negli anni abbia subito un decremento, il principale motivo che rende la malaria una patologia complicata (ma non impossibile) da eradicare è rappresentato dal suo complesso ciclo, che vede protagonisti due entità biologiche, quali il parassita e la zanzara che agiscono su una terza, quale l’uomo.  

Le strategie contro la malaria

Proprio per questo motivo esistono diverse strategie che stanno cercando di cooperare fra di loro per cercare di vincere anche questa battaglia.

La strategia farmacologica

La prima strategia è quella farmacologica, che agisce sia tramite chemoprofilassi soprattutto effettuata con azione preventiva su turisti che dovranno intraprendere viaggi in zone ad alto rischio (Asia ed Africa); che nella cura della patologia (artemisina, clorochina, etc.).

Il limite però di questa strategia è la resistenza. Nella malaria si ha a che fare con un parassita estremamente intelligente che pur di sopravvivere sta sviluppando una resistenza alla maggior parte dei farmaci che vengono utilizzati. Qui entra in gioco la prevenzione, con i vaccini.

La strategia vaccinale

Ad oggi, l’unico vaccino più avanzato nei trials clinici, tanto da essere già in uso nelle aree ad alto rischio è l’RST,S (Mosquirix). Il problema di questo vaccino però è la sua bassa copertura ed il fatto che comunque non conferisce un’immunizzazione robusta e duratura nel tempo nel soggetto.

Il mondo della ricerca quindi ancora si sta adoperando per trovare davvero un vaccino che possa essere in grado di immunizzare e di conseguenza pian piano permettere l’eradicazione della patologia. Il percorso però non è semplice, in quanto ancora vi sono lacune per quanto riguarda la stessa risposta immunitaria dell’ospite all’infezione e lacune sulla patogenesi stessa dalla malattia. Ci vuole tempo.

Le strategie sul vettore

La terza strategia, agisce sul vettore, la zanzara e si ramifica in diverse tipologie.

La prima strategia che venne attuata nei confronti della zanzara, fu in realtà una cosa estremamente banale al giorno d’oggi ma spaventosamente e terribilmente determinante nelle aree endemiche: l’utilizzo delle zanzariere (Fig.2).

Figura 2 – Le zanzariere che hanno aiutato nella aree endemiche a ridurre i casi di malaria.

Quante volte nelle vostre case, nelle vostre finestre, avete visto o messo su delle zanzariere per evitare quei fastidiosi pizzichi sempre puntuali con i primi periodi di caldo? Tante. Quante volte avete mai pensato davvero a che tipo di barriera di difesa possano davvero e realmente essere? Probabilmente poche. Invece pensate che in Africa l’utilizzo delle cosiddette “Bed nets” ha permesso di evitare circa il 20% di morti in breve tempo.

Le zanzare transgeniche

Si pensò poi di utilizzare anche degli insetticidi, come il DDT, che però ben presto vennero abbandonati per il loro effetto tossico anche nei confronti dell’uomo stesso. Con l’avanzare delle tecnologie e delle scoperte scientifiche poi si iniziò a lavorare geneticamente sulla zanzara, addentrandosi nel mondo del transgenico. Il controllo genetico ha permesso di creare zanzare refrattarie alla patologia o portatrici di geni letali in grado per esempio di annientare quasi totalmente la loro fertilità (< 80%).  

Sforzi considerevoli sono stati dedicati e sono tutt’ora in progress per la trasformazione genetica delle zanzare, e sebbene molti obiettivi siano stati raggiunti, ci sono ancora problemi importanti da affrontare prima che l’uso di queste tecniche nel campo possa essere considerato. Molti potenziali problemi (meccanismi guida, ecosistema, stabilità del trasposone) devono essere presi in considerazione prima di  introdurre zanzare trasformate in popolazioni selvatiche. A questo proposito, la paratransgenesi (la modificazione genetica di organismi simbiotici, come batteri e funghi) sembra essere la soluzione più adatta.

La paratransgenesi

La paratransgenesi rappresenta una innovativa strategia di controllo del vettore che si basa sull’uso di batteri simbionti per esprimere molecole effettrici all’interno del bersaglio stesso. Questi batteri sono geneticamente modificati in modo da esprimere molecole effettrici e quindi reintrodotti nella zanzara, dove si produce l’effetto desiderato. In parole povere l’idea alla base di questa strategia è quella di studiare ed utilizzare il microbiota della zanzara per renderlo un’arma contro l’infezione.

Il microbiota della zanzara come arma

Sebbene siano stati condotti studi sul microbiota delle zanzare selvagge, ad oggi ancora non ne è stato identificato l’intero spettro e le sue potenzialità. La conoscenza del microbiota della zanzara è essenziale affinché un sistema paratransgenico funzioni, ed è particolarmente importante identificare i batteri che sono ben stabiliti nei vettori e possono essere trasmessi alla prossima generazione. I candidati ideali per questo sistema devono avere almeno quattro caratteristiche chiave: una molecola effettrice che raggiunga l’effetto desiderato; un meccanismo per visualizzare o eliminare la molecola effettrice sulla superficie dei batteri; dovrebbero essere in grado di colonizzare un’ampia varietà di specie di zanzare, in modo tale che possano essere schierate in diverse specie e ceppi isolati e che possano sopravvivere nella zanzara abbastanza a lungo da produrre la quantità prevista di molecole effettrici e quindi ottenere l’effetto desiderato.

Recenti studi su questo argomento hanno già evidenziato delle specie batteriche potenzialmente utili per questa strategia come Wolbachia o Asaia, in grado di conferire suscettibilità limitata alle infezioni da virus della dengue o Chikungunya o del parassita Plasmodium.

Questo innovativo e sorprendente, seppur complesso, sistema sarebbe davvero una valida alternativa alla creazione di zanzare transgeniche. Anche in questo caso però ci devono essere severe riflessioni e valutazioni dei potenziali problemi prima di agire su campo, come ad esempio il fatto che questi batteri modificati possano infettare altri insetti o animali, l’impatto che potrà esserci a livello di ecosistema e tanti altri che rientrano nei sistemi di valutazione del rischio, che si devono effettuare necessariamente per qualsiasi progetto di rilascio di organismi geneticamente modificati.

Pensate alla raffinatezza di questa strategia. Riuscire a studiare un mondo così microscopico, dentro un essere coì piccolo e riuscire a renderlo arma contro una malattia così potente. La ricerca non ha davvero più limiti.

Ilaria Bellini

Bibliografia:

  • “Paratransgenesis: a promising new strategy for mosquito vector control.” André Barretto et al. 2015.
  • Report Malaria WHO 2018.
  • “Malaria” Nicholas J White. 2014.

Informazioni su Ilaria Bellini 16 Articoli
Laureata in biologia presso l'università di Perugia, sto per conseguire la seconda laurea specialistica in biotecnologie mediche. Come è facilmente intuibile dalla mia carriera universitaria sono affascinata dall'uomo e da tutto ciò che possa eludere i suoi meccanismi così finemente perfetti (o forse no?). La mia passione principale sono i virus ed i batteri.

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