Combate à Malária

 por Krista e Mateus Rockmore

É um dia quente, mas de repente você começa a tremer incontrolavelmente. Minutos depois, as gotas de suor aparecem em seu rosto. Quando em seguida você começar a vomitar, você decide ir ao hospital. A enfermeira pergunta se você comeu recentemente ou fez qualquer coisa fora do comum. "Apenas na semana passada voltei para casa de uma viagem ao Nepal," você diz. "Ah, que podem explicar isso", diz a enfermeira. "Aposto que você tem a malária."

Entomologistas Matthew Thomas e Andrew Read ficar em uma seção segura do recém-construído insetário de 3 milhões dólares. Neste  pequeno espaço de uma  casa particular, independente incubadoras são utilizadas para a pesquisa sobre vetores da malária.

Felizmente, como um americano, você tem acesso a drogas potentes que podem eliminar o parasita de malária do seu corpo. Sorte sua.

Cada ano a malária infecta cerca de 500 milhões de pessoas no mundo, e como muitos como um milhão de pessoas morrem da doença. Aqueles que morrem muitas vezes o fazem porque não podem dar-se ao luxo de serem tratados. "Em muitos casos, a malária não é difícil de tratar", diz Liwang Cui, um professor de entomologia  do estado de Penn da ", mas nós estamos falando sobre os mais pobres das regiões mais pobres." Esses lugares, acrescenta, é onde a malária é mais desenfreada.

Cui é um dos vários investigadores na faculdade que estão estudando a malária, uma doença causada pelos parasitas do Plasmodium que são transportados pelos mosquitos Anopheles. Ele também é um dos três pesquisadores da faculdade envolvidos em um milhão de dólares de subvenção multi recente financiado pelo National Institutes of Health dos EUA (NIH) para resolver o problema da malária através da criação de 10 centros de pesquisa ao redor do mundo. Cui servirá como o principal pesquisador do Sudeste Asiático Malaria Research Center, enquanto entomologistas Matthew Thomas e Andrew Read servirá como co-investigador do Centro para o Estudo da Malária  no Complexo da Índia.

Matar o parasita
Os esforços para erradicar a malária na maioria das vezes alveja tanto o parasita ou o mosquito. Cui incide sobre o parasita. Em particular, ele está usando técnicas moleculares para identificar as espécies de parasitas de Plasmodium que ocorrem em diferentes regiões do sudeste da Ásia.

Liwang Liwang Cui, professor de Entomologia da Penn State."Sudeste da Ásia é responsável por 30 por cento das infecções da malária do mundo e 8 por cento das mortes no mundo por malária", diz ele. "Parte do problema é que no Sudeste Asiático muitas espécies diferentes de mosquitos carregam uma variedade de formas do parasita da malária, e cada forma do parasita exige um tratamento diferente." Para tratar a malária de forma eficaz com os medicamentos corretos, acrescenta ele, é importante começar com um diagnóstico preciso.

Cui também está investigando como várias espécies de parasitas respondem às drogas. No Sudeste Asiático, o Plasmodium falciparum causa a forma mais grave da malária. Embora as drogas para o tratamento dessa forma do parasita estão disponíveis, o vírus está a evoluir a resistência a alguns deles. Cui utiliza técnicas moleculares para analisar a forma como os parasitas respondem às drogas."Se encontrarmos um parasita resistentes, olhamos para o seu genoma," diz ele. "Uma vez que sabemos o seu fundo genético, podemos ver como ela mudou geneticamente para se tornar resistentes à droga, e isso nos ajuda a entender por que a resistência a droga acontece."

Finalmente, Cui tenta resolver o problema de medicamentos falsificados. "Muitas das drogas que circulam nestas regiões são falsas", diz ele. "Não há regulamentação do governo, para que as pessoas compram o que podem conseguir, e estes medicamentos falsos que não é bom em tudo. Como se desenvolver melhores métodos de diagnóstico e estratégias para controlar a resistência de droga, nós também queremos encontrar maneiras de identificar medicamentos falsificados ".

Enquanto Cui está se concentrando em resistência a drogas entre as várias formas de parasitas do Plasmodium e sobre medicamentos falsificados, Thomas, professor de entomologia e de leitura, um professor da biologia e da entomologia, estão investigando como os fatores ambientais influenciam o ciclo de vida do Plasmodium e, portanto, , a intensidade de transmissão da malária.

De acordo com Thomas,os entomologistas já sabiam que o ciclo de vida do Plasmodium " depende de uma variedade de fatores climáticos, incluindo a precipitação, a humidade e sobretudo da temperatura.Abaixo de terminadas temperaturas, o parasita não pode completar seu ciclo de vida rápido o suficiente para ser transmitida aos seres humanos. Desde que poucos mosquitos sobrevivem além de duas semanas, menores atrasos, mesmo em ciclo de vida do parasita pode ter efeitos importantes sobre as taxas de transmissão.

Usando modelos termodinâmicos para estimar o crescimento do parasita da malária durante intervalos de 30 minutos enquanto as temperaturas oscilam, Thomas, Ler e o companheiro postdoctoral Krijn Paaijmans descobriram que variações de curto prazo na temperatura são importantes para determinar por quanto tempo vive um mosquito e como ele pode transmitir o parasita. "Variações de temperatura de curto prazo pode ter um grande impacto sobre o parasita da malária", diz Thomas, acrescentando que a recente conclusão de um campus de insetário de $ 3 milhões tem melhorado a capacidade da equipe para fazer este tipo de trabalho.

Matar o mosquito
Além de estudar os parasitas do Plasmodium, Thomas também está investigando os mosquitos. Ele está particularmente interessado em aprender como os insetos evoluem a resistência aos inseticidas."Esforços de intervenção global da malária dependem fortemente do uso de inseticidas, mas mesmo com mosquiteiros com inseticidas e aplicação de inseticidas em ambientes fechados de trabalho, em certa medida, os métodos podem incentivar os mosquitos a se tornarem resistentes", diz ele.

Matthew Thomas fica no corredor que leva à grande, onde ficam as câmaras climáticas. Três membros do corpo docente sénior e respectivas equipas de investigação associadas usarão este espaço para cultura de  espécies de mosquitos. O novo insetário é uma dos mais avançados nos Estados Unidos.De acordo com Thomas, um mosquito fêmea precisa do sangue humano para amadurecer seus ovos. Quando ela entra em contato com um inseticida, ela ou morre ou é repelida. "Os mosquitos que morrem não podem pôr ovos ou morder alguém mais tarde, e espalhar a doença", diz ele."Mas os mosquitos que sobreviveram reproduzem rapidamente e em pouco tempo, você tem uma população de mosquitos dominada pela resistência aos inseticidas."

Thomas e Read estão desenvolvendo um inseticida biológico, ou biopesticida, que tem o potencial de ser "à prova de evolução" porque reduz a pressão de seleção para resistência ao matar o mosquito de forma mais lenta. Veja como funciona: Depois de um mosquito se alimentar de uma pessoa que está infectada com malária, ele pega o parasita. Aproximadamente 12 dias mais tarde, quando o parasita ficou totalmente desenvolvido dentro do mosquito, o mosquito pode infectar outra pessoa.Os biopesticidas permitem o mosquito sobrevivem por esses 12 dias, durante o qual pode continuar a alimentar e depositar seus ovos, essencialmente, fazer aquilo que é programado para fazer.os inseticidas tradicionais, por outro lado, matam o mosquito logo após o contato.

"Com o biopesticida, ao invés de morrer e não ter sucesso reprodutivo, um mosquito tem a chance de colocar alguns lotes de ovos", explica Thomas. "Mas se o mosquito não morre dentro de 12 dias ou mais, que vai transmitir a malária. Então, nós precisamos de um equilíbrio de permitir que um mosquito para se reproduzir, tanto quanto possível, mas, em seguida, interrompê-lo antes que ele possa espalhar a doença. Nós acreditamos que o biopesticida que estamos trabalhando pode conseguir esse equilíbrio. "

Para analisar as respostas fisiológicas dos mosquitos a estímulos químicos diferentes, Thomas Baker e vão "soprar" os odores em um fio de cabelo, único parte microscópica de uma antena de mosquito. Cada odor cria uma faísca elétrica que viaja para o cérebro do mosquito e provoca uma resposta. Quando os cientistas de odor soprou sobre ambos os mosquitos infectados e saudáveis, eles descobriram que os mosquitos infectados foram menos recepitivoss. "Nós pensamos que o fungo pode ajudar a interromper a transmissão da malária, não só por matar os mosquitos lentamente, evitando resistência a inseticidas, mas também por interferir com a capacidade de mosquitos para cheirar e tomar o sangue que se alimenta", diz Thomas.Thomas, Leia, e seu colega  Professor de Entomologia Tom Baker estão estudando mais o biopesticida, que contém um fungo, para ver como isso afeta a saúde dos mosquitos. "Eu tinha percebido que quando um mosquito pega o fungo do biopesticida e fica doente, ele é menos inclinado a ter uma alimentação de sangue", diz Thomas. "Nós queremos saber se o fungo pode estar dando ao mosquito a sensação de 'cabeça fria'. Quando você começa um resfriado e está tudo entupido e não pode cheirar a comida, você tende a perder o apetite. Nós pensamos a mesma coisa poderia acontecer com os mosquitos. "

Enquanto os biopesticidas mostram a promessa para o controle da malária, uma outra maneira para melhorar o uso de inseticidas é a aplicação de inseticidas existentes de forma diferente. Um objetivo tradicional de esforços de controle da malária tem sido a de matar todos os mosquitos (sem mosquitos, a malária não se desenvolve), mas Thomas e Leia acreditam que só matando os mosquitos infecciosos velhos podem impedir a transmissão. "Mosquitos mais velhos, aqueles que têm pelo menos 12 dias de idade são os únicos que são infecciosos, porque é preciso pelo menos 12 dias para o parasita do Plasmodium se desenvolver ", diz Thomas. "Acreditamos que a espera para matar os mosquitos, até depois de terem criado e colocado os ovos, podemos acabar com os mosquitos da malária sem provocar pressão de seleção para a resistência."

Thomas admite que essa abordagem pode ser contra-intuitiva. Afinal de contas, permitindo que os mosquitos mais jovens vivam irá resultar em mais mosquitos e mais mordidas de mosquito. Mas ele e seus colegas argumentam que ter mais mordidas de mosquito é um preço que vale a pena pagar por não ter malária. "Se conseguirmos manter um inseticida de trabalho para os próximos 20 anos porque ele não impõe pressão de seleção para resistência, nós pensamos que vale a pena o incômodo."

Atração Fatal
Enquanto Thomas e Leia estão ocupados a investigar a resistência dos mosquitos a inseticidas, Leia também está trabalhando com o  Professor de Entomologia do Penn State Consuelo de Moraes e Professor Adjunto de Entomologia Mark Mescher para entender a atração do mosquito. Os cientistas sabem há muito tempo que os mosquitos encontram seus hospedeiros através de sinais químicos de dióxido de carbono, calor e ácido láctico que os seres humanos emitem continuamente, mas Read, de Moraes, e Mescher perguntam se havia mais do que isso.

Consuelo de Moraes e Marcos Mescher em uma das câmaras de crescimento usada para determinar se os ratos infectados com malária emitem substâncias voláteis que afetam sua capacidade de atrair os mosquitos.

Cerca de cinco anos atrás, em um estudo feito com crianças de escola no Quênia, os pesquisadores encontraram uma diferença na maneira como os mosquitos percebiam as crianças que tiveram malária. Especificamente, eles descobriram que as crianças que tinham, ou estavam em fase infecciosas transmissíveis de malária foram as mais atrativas aos mosquitos. "Presumivelmente, o parasita do Plasmodium   foi mudando os odores que afetam a atração do mosquito ea transmissão da doença ", diz Mescher."Acreditamos que esta diferença na percepção pode ser o de encorajar o mosquito morder a pessoa infectada para que ela possa espalhar o parasita para outra pessoa."

De Moraes e Mescher normalmente focam de suas pesquisas sobre sugestões de plantas químicas voláteis que as plantas emitem para se comunicar com outras plantas ou insetos. Em seu trabalho com Read, são os seus conhecimentos com voláteis de plantas para determinar se os ratos infectados com malária emitem substâncias voláteis que afetam sua capacidade de atrair os mosquitos. Em particular, eles estão monitorando os voláteis de ambos os ratos saudáveis e aqueles que são infectados em estado avançados da malária. Eles seguem a progressão da doença, tomando amostras em intervalos regulares para determinar o número de parasitas e, em seguida, analisar os voláteis para ver se eles mudam o avanço da malária. "Queremos ver se podemos relacionar diferenças voláteis para a atração de mosquitos", diz Moraes. "Se pudermos fazer isso, se podemos identificar sinais particulares que um mosquito pode estar usando para identificar uma doença infecto-pessoal que poderia levar a alguns aplicativos interessantes."

Por exemplo, os pesquisadores poderão desenvolver um repelente que perturbe ou mascare o sinal de que está atraindo o mosquito, evitando assim a picada de um mosquito a pessoa infectada. Outra aplicação potencial poderia ser uma ferramenta de diagnóstico para a triagem da malária. As técnicas de seleção atuais são invasivas e impraticável, exigindo exames de sangue e análises laboratoriais. Um teste rápido e simples que poderia medir e detectar o composto químico que atrai os mosquitos, digamos um cotonete esfregado sobre a pele, poderia confirmar a presença do parasita da malária."Isso seria uma ferramenta fantástica", diz Mescher, "porque as pessoas com infecções de baixo nível pode ser propagação da malária, mesmo sem saber que eles têm. Se queremos erradicar a malária, que é realmente importante para encontrar as pessoas que são assintomáticas, mas podem estar transmitindo a doença. Uma vez nós identificá-los, podemos tratá-los e interromper a transmissão ainda mais. "

Seja por tratar diretamente as pessoas que já desenvolvem a doença ou impedindo-as de serem mordidas, em primeiro lugar, os pesquisadores da Penn State estão fazendo seu melhor para resolver o problema da malária. "Esta pesquisa sobre a malária é um exemplo de algo que fazemos muito bem no colégio, que é reunir pessoas com diferentes habilidades para resolver um problema", diz Thomas."Temos algumas sinergias realmente produtivas no lugar de promessa de avanços significativos para a pesquisa da malária."