Biotechnologia.pl
łączymy wszystkie strony biobiznesu
Komórkowa mapa dorosłego komara Aedes aegypti i jej znaczenie dla współczesnej entomologii
Komórkowa mapa dorosłego komara Aedes aegypti i jej znaczenie dla współczesnej entomologii

Badania nad komarami Aedes aegypti od lat stanowią fundament prac nad zrozumieniem chorób przenoszonych przez owady, w tym dengi, Zika, żółtej febry czy chikungunyi. Zasadniczą barierą w analizie biologii tego gatunku było dotychczas ograniczone rozpoznanie struktury komórkowej dorosłego organizmu, zwłaszcza w kontekście różnic między płciami oraz zmian zachodzących po spożyciu krwi. Opublikowany w 2025 r. atlas jednojądrowej transkryptomiki dorosłego Aedes aegypti stanowi pierwsze tak szerokie opracowanie obejmujące praktycznie wszystkie tkanki i narządy osobnika dojrzałego.

 

W badaniu przeanalizowano ponad 367 tys. jąder komórkowych z 19 tkanek i segmentów ciała, co pozwoliło na identyfikację 69 typów komórek uporządkowanych w 14 szerokich kategorii funkcjonalnych. Uzyskane dane dają unikatowy wgląd w organizację i zróżnicowanie komórek dorosłego komara, który dotychczas pozostawał w dużej mierze nieopisany na poziomie pojedynczej komórki.

Wyniki analizy sugerują, że komórki sensoryczne są rozmieszczone w organizmie w sposób znacznie bardziej rozproszony niż wcześniej zakładano. Tradycyjnie uważano, że głównymi strukturami odbierającymi bodźce zapachowe i mechaniczne są czułki oraz narządy smakowe, jednak najnowsze dane wskazują na obecność licznych receptorów w odnóżach, częściach aparatu gębowego, a także różnych segmentach tułowia. Rozproszenie komórek sensorycznych może stanowić klucz do zrozumienia skuteczności komarów w lokalizowaniu żywicieli oraz odróżnianiu bodźców środowiskowych, co od lat stanowi przedmiot intensywnych badań w kontekście prewencji chorób wektorowych. Sposób integracji sygnałów przez układ nerwowy komara nabiera nowego znaczenia, ponieważ wykazano, że wiele cząsteczek receptorowych jest aktywnych w regionach wcześniej niekojarzonych z funkcją percepcyjną.

Interesujące są także wyniki dotyczące zmian zachodzących w mózgu samic po spożyciu krwi. Zmiana zainteresowania żywicielem jest dobrze znanym zachowaniem – samica po jednorazowym pobraniu krwi zwykle traci motywację do kolejnych ukłuć, co pozwala jej skoncentrować się na przetwarzaniu składników pokarmowych oraz dojrzewaniu jajników. W atlasie odnotowano, że największe zmiany w ekspresji genów dotyczą komórek glejowych, a nie neuronalnych, m.in. szlaków związanych z metabolizmem lipidów, regulacją neuroprzekaźników i procesami immunologicznymi. Wyniki wskazują, że glej w mózgu owadów może pełnić bardziej aktywną funkcję regulacyjną niż przypuszczano, a jego rola może być kluczowa dla zrozumienia zachowań związanych z pobieraniem krwi i rozmnażaniem. Jest to zgodne z rosnącym zainteresowaniem znaczenia komórek glejowych w układach nerwowych owadów, które w ostatnich latach zaczynają być analizowane z podobną uwagą, co neurony.

Atlas uwidacznia także podobieństwa i różnice pomiędzy samicami i samcami Aedes aegypti. Większość typów komórek występuje w obu płciach, jednak różnią się one liczbą oraz aktywnością genetyczną w wybranych tkankach. Przykładowo w czułkach samców zidentyfikowano komórki, które nie występowały u samic, co może być związane z odmiennymi strategiami żerowania i komunikacji chemicznej. Samce żywią się nektarem, podczas gdy samice potrzebują krwi dla rozwoju jaj, co stanowi jedną z kluczowych różnic biologicznych pomiędzy płciami. Zrozumienie tych różnic może wspierać rozwój metod interferujących z procesami poszukiwania żywicieli lub reprodukcją.

W szerszym kontekście atlas komórkowy stanowi priorytetowe narzędzie umożliwiające analizę interakcji komórek komara z wirusami, które wykorzystują je jako wektor. Zrozumienie, jakie typy komórek odpowiadają za odpowiedź immunologiczną owada, w jaki sposób wirusy przenikają przez bariery tkankowe i jakie szlaki molekularne regulują te procesy, może prowadzić do opracowania nowych sposobów ograniczania transmisji patogenów. Od wielu lat badacze dążą do określenia, które tkanki i typy komórek są niezbędne dla namnażania się wirusów z grupy Flaviviridae i w jaki sposób różnią się one między gatunkami komarów. Atlas dostarcza struktury referencyjnej, która ułatwia projektowanie eksperymentów i porównywanie wyników z wcześniejszymi danymi dotyczącymi komarów i innych owadów.

Istotnym elementem projektu jest również publiczna dostępność wszystkich danych. Udostępniony interfejs pozwala na swobodne przeglądanie transkryptów, porównywanie poziomów ekspresji między tkankami i analizę różnic uwzględniających płeć czy stan fizjologiczny. Zasób ten ma potencjał, by stać się standardem w badaniach nad entomologią molekularną i wektorami, podobnie jak atlas transkryptomiczny muszki owocowej stał się fundamentem dla neurobiologii owadów. Szeroka skala danych pozwala na planowanie badań, które dotychczas były trudne do przeprowadzenia z powodu braku odniesienia do kompletnej charakterystyki komórek dorosłego osobnika.

Rozumienie organizacji komórkowej komara Aedes aegypti ma także znaczenie dla badań porównawczych. Analizy transkryptomiczne prowadzone w ostatnich latach wskazują na znaczne zróżnicowanie strategii sensorycznych, odpornościowych i metabolicznych między owadami pełniącymi różne funkcje ekologiczne. Możliwość porównania struktury komórkowej gatunku będącego wektorem z gatunkami niewektorowymi może przynieść odpowiedzi na pytanie, jakie cechy umożliwiły Aedes aegypti tak skuteczne współistnienie z człowiekiem i przystosowanie się do środowisk miejskich? Z perspektywy epidemiologicznej zrozumienie tych adaptacji jest równie istotne jak badanie interakcji komara z konkretnymi wirusami.

Przedstawiony atlas jest więc punktem wyjścia do nowej generacji badań nad komarami. Po raz pierwszy dostępna jest tak szczegółowa mapa komórek dorosłego osobnika obejmująca zarówno tkanki związane z percepcją bodźców, jak i narządy reprodukcyjne, układ trawienny oraz struktury odpowiedzialne za reakcje immunologiczne. Umożliwia to projektowanie badań dotyczących zachowania, sensoryki, infekcji wirusowych, metabolizmu, różnic płciowych oraz procesów reprodukcyjnych z precyzją, która wcześniej była niedostępna. Dane te mogą wspierać rozwój metod kontroli populacji komarów w sposób bardziej ukierunkowany i oparty na wiedzy molekularnej, a jednocześnie umożliwiać analizę adaptacji, które czynią Aedes aegypti jednym z najbardziej problematycznych owadów z punktu widzenia zdrowia publicznego.

Źródła

1. Kim CC, Matthews BJ, Firth NC, et al. A single-nucleus transcriptomic atlas of the adult Aedes aegypti mosquito. Science. 2025;387(6712):79-86. 

2. https://www.rockefeller.edu/news/38521-researchers-release-the-worlds-first-head-to-toe-cellular-atlas-of-the-mosquito (dostęp: 06.12.2025).

3. https://www.genengnews.com/topics/omics/first-ever-cellular-atlas-of-the-aedes-aegypti-mosquito (dostęp: 6.12.2025).

Fot. https://unsplash.com/photos/a-mosquito-crawling-on-the-skin-of-someones-arm-eOR3TOE9Jw0

KOMENTARZE
Newsletter