Unterbrechung der Erkennung von menschlichem Geruch durch Mücken
Das von der EU-finanzierte, multinationale und multidisziplinäre Projekt "European network for advanced research on olfaction for malaria transmitting insect control" (ENAROMATIC) hat Kontrollprodukte entwickelt, um die Verbreitung von Malaria zu verhindern, indem die Wahrnehmung des menschlichen Geruchs durch Insekten gestört wird. Natürliche und synthetische Verbindungen, die auf geruchsbindende Proteine (Odorant-binding Proteins, OBPs) und Geruchsrezeptoren (Odorant Receptors, ORs) in Mücken wirken, wurden unter Verwendung von Modellierung und rationalem Design isoliert. Im Rahmen des Projekts wurden mehrere Meilensteine erreicht. Es wurden 12 OBPs und 11 ORs, die vorwiegend in weiblichen olfaktorischen Sensillen gefunden wurden, geklont und in Bakterien und lepidopteranen Insektenzellen exprimiert.Assays mit auf Insektenzellen basierenden Hochdurchsatz-Screenings (HTS) waren besonders hilfreich beim schnellen Screening von Verbindungen für OR-spezifische Liganden und für das Erläutern der ligandenabhängigen olfaktorischen Rezeptorfunktion und Verhaltensmodifizierer. Diese Assays sind robust, informationsreich, benutzerfreundlich und zuverlässig für die pharmakologische Charakterisierung von Mücken-Rezeptoren und für das Testen von Liganden-abgestimmten OBP-OR-Paaren. Fluoreszenz-in-situ-Komplett-Hybridisierung (WM-FISH), konfokale Laserscanning-Mikroskopie und Immunhistochemie haben geholfen, die Verteilung von OBPs und ORs in Antennensensillen von Mücken zu erläutern. Es wurden Antisera mit hohem Titer, mRNAs und OR/OBP-spezifische Riboproben generiert. Immunlokalisationsstudien habe die Rolle von OBP-OR-Paaren in der Geruchserkennung basierend auf Sensillumtyp demonstriert. Um 82 Extrakte von unterschiedlichen aromatischen Pflanzen zu testen wurde Gaschromatographie mit gekoppelter Elektroantennographie (GC-EAG) kombiniert mit einem Assay mit warmkörperabweisendem Repellent für weibliche Stechmücken der Art Anopheles gambiae verwendet. 21 getestete Öle (Extrakte) demonstrierten eine starke Reduzierung der Mückenlandungen auf einem warmen Körper. Um die verhaltensändernden Bestandteile und Derivate zu verstehen, wurden fünf stark abweisende Repellentien unter Verwendung der GC-Massenspektrometrie strukturell analysiert. Die Röntgenkristallographie von 10 vielversprechenden OBPs hat eine Variation in den Bindungshohlräumen und anderen Eigenschaften demonstriert, die für Differenzen in den OBPs und ihrer Bindungsspezifizität verantwortlich sind. Um die Protein-Liganden-Interaktionen in den jeweiligen OBPs zu untersuchen, wurden zudem Rechenmodelle entwickelt. Die Ergebnisse wurden unter Verwendung der ortsspezifischen Mutagenese validiert. Die Untersuchungen sollten die Verbindungen für eine effektive Veränderung der Erkennung von menschlichem Geruch optimieren. Neurochips mit Mikroelektroden-Sonden (MEA) für neuronale Netzwerke bei Säugetieren haben die Zytotoxizität und Neurotoxizität der ausgewählten Bestandteile des Abwehrmittels im Vergleich zum häufig verwendeten DEET und EBAAP beurteilt. Tests haben keine Toxizität in den beabsichtigten Dosierungen für die externe Anwendung gezeigt, wobei Nebenwirkungen nur im Fall von Ingestion aufgetreten sind. Um das Verhalten weiblicher Stechmücken (Anopheles und Culicinae) bei Einwirkung von geruchsstörenden Repellentbestandteilen zu testen, wurden Modellhütten und Feldbedingungen in Nigeria verwendet. Forscher haben den Kontakt von Menschen oder Tieren mit den Stechmücken unter Verwendung von Mückenfallen vermieden. Das Setup hat sich für die Untersuchung des Mückenverhaltens und für das Testen neuer Kontrolltools als ideal erwiesen. ENAROMATIC-Forscher haben erfolgreich demonstriert, dass die Übertragung von Malaria durch eine auf dem Geruchssinn basierte Modifikation des Mückenverhaltens reduziert werden kann.
