Pasaulyje vis labiau siautėja erkių sukeliamos ligos – bet jau atsiranda naujų būdų, kaip su jomis kovoti

Šie mėgintuvėliai – didžiausia pasaulyje laukinių gyvūnų kraujo serumo kolekcija – yra Virdžinijos Sandraugos universiteto molekulinio biologo Richardo Marconi gyvenimo darbas. Beveik kiekvienas čia esantis mėginys yra užkrėstas kokiu nors erkių platinamu patogenu – dažniausiai bakterija, sukeliančia Laimo ligą – vieną labiausiai paplitusių erkių platinamų ligų – tačiau yra ir kitų.

Pasak R. Marconi, tai reiškia, kad dauguma laukinių gyvūnų Šiaurės Amerikoje yra užsikrėtę. Šie gyvūnai yra didžiulis ir vis didėjantis virusinių, parazitinių ir bakterinių ligų sukėlėjų rezervuaras, kurį erkės gali perduoti kitiems gyvūnams, įskaitant žmones. Iš tikrųjų erkės perneša daugiau žmogų užkrečiančių patogenų, nei bet kuris kitas ligas pernešantis organizmas.

Šiuo metu erkių populiacija sparčiai didėja, jų arealai plečiasi ir jos kartu su savimi atsineša šiuos ligų sukėlėjus. „Tai ne tik Jungtinių Valstijų problema. Tai vyksta visame šiauriniame pusrutulyje“, – sako mokslininkas.

Negalime sustabdyti erkių plitimo – nors tai ir bandyta. Belieka sumažinti jų daromą žalą. R. Marconi laboratorijoje pradedama taikyti daug naujų baltymų redagavimo metodų, skirtų vakcinoms nuo Laimo ir kitų erkių platinamų ligų sukurti. Kiti dirba su vakcinomis ne nuo šių ligų, bet nuo pačių erkių.

Tai daug žadančios kryptys – tik klausimas, ar jų pakaks?

Mūsų planetoje gyvena apie 900 erkių rūšių. Kiekviena iš jų minta krauju. Prieš šimtus milijonų metų nuo vorų protėvių atsiskyrusios erkės išvystė trišakę burną, skirtą maitintis stuburiniais gyvūnais.

Aštrūs dantyti kraštai perpjauna išorinį šeimininko odos sluoksnį, o mažytis spygliukas pritvirtina erkę prie maisto šaltinio. Kad šeimininkai nereaguotų į jų buvimą, erkės seilėse turi specialių baltymų, kurie slopina skausmą ir alergines reakcijas, o kiti baltymai slopina kraujo krešėjimą – todėl erkės gali ramiau maitintis. Kai kurios erkių rūšys minta tik konkretaus gyvūno nešiotojo krauju, tačiau kitos – pavyzdžiui, Ixodes scapularis, geriau žinoma kaip elninė arba juodoji erkė – yra kur kas mažiau išrankios.

Tai, kad erkės gali nepastebėtos išbūti ant šeimininko kelias dienas, reiškia, kad jos eina ten, kur yra jų maistas. Šylant planetai, daugėja vietų, kuriose erkės gali veistis. Pasak Kanados visuomenės sveikatos agentūros ekologo ir epidemiologo Nicko Ogdeno, platumos, kuriose jos gali gyventi, keičiasi. N. Ogdenas ir kiti specialistai yra užfiksavę, kad juodosios erkės atkeliauja su migruojančiais paukščiais giesmininkais aukščiau 60° šiaurės platumos (Lietuvos koordinatės – 55° šiaurės platumos, t. y. jau patenka į šią zoną).

„Paukščiai sukuria erkių konvejerį. Kai klimatas tampa tinkamas, jos gali įkurti populiaciją“, – sako R. Ogdenas. Kylanti temperatūra ir padidėjusi drėgmė taip pat reiškia, kad erkės – nors vis dar daugiausia pavasarį ir vasarą – gali būti aktyvios didesnę metų dalį.

Deja, šio erkių bumo pasekmės aiškios: daugiau erkių didesniame kiekyje vietų reiškia daugiau ligų. Erkės yra puikios patogenų platintojos. Pavyzdžiui, R. Marconi ir jo laboratorija ištyrė 128 kojotų iš Pensilvanijos kraujo mėginius ir nustatė, kad 64,8 proc. jų turėjo Laimo bakteriją, o 72,7 proc. – bakteriją, sukeliančią anaplazmozę: infekciją, kuri žmonėms sukelia į gripą panašius simptomus.

Erkės maitindamosi perima šiuos patogenus ir su seilėmis ar išmatomis perduoda juos kitam nešiotojui.

„Kadangi erkės pernešėjos plečia savo geografinį arealą, visos šios ligos keliauja paskui jas“, – sako Tuftso universiteto (JAV) molekulinė epidemiologė Heidi Goethert. Per pastaruosius 20 metų kasmetinis erkių platinamų ligų atvejų skaičius JAV išaugo daugiau nei dvigubai.

Europoje taip pat nuolat daugėja užsikrėtusiųjų Laimo liga, o erkinio encefalito – virusinės infekcijos, galinčios sukelti ilgalaikius neurologinius simptomus – atvejų per pastaruosius 30 metų padaugėjo beveik 400 proc. – nes erkių arealas plečiasi į šiaurę.

Žmonių įsibrovimas į laukinės gamtos buveines taip pat vis dažniau sukelia erkių ir jų sukeliamų ligų pavojų – mirtinos Uolinių kalnų dėmėtosios šiltinės atvejai Brazilijos ir Meksikos miestuose tapo „miesto epidemija“, kurią sukėlė kaimynystė su kapibaromis ir laisvai klajojančiais šunimis.

Erkės taip pat yra naujų ligų šaltinis. 2000-ųjų pradžioje pietryčių JAV žmonės pradėjo lankytis gydytojų kabinetuose su klasikiniais alerginės reakcijos simptomais, kuriuos sukėlė iki tol negirdėtas alergenas – raudona mėsa. 2009 m. buvo patvirtinta, kad erkė Amblyomma americanum yra šios alergijos žinduolių mėsoje esančiam cukrui šaltinis (vadinamasis alpha-gal sindromas). Nuo to laiko vien JAV nustatyta daugiau kaip 110 000 alpha-gal sindromo atvejų. A. americanum taip pat perneša kartais mirtiną Heartlando virusą, pirmą kartą užfiksuotą 2009 m., o Kinijoje per pastaruosius kelis dešimtmečius nustatytos 33 naujos erkių platinamos ligos, tarp jų 2019 m. – Wetlando virusas.

Iš dalies erkių platinamų ligų plitimo valdymą apsunkina tai, kad mūsų supratimas apie erkių ekologiją yra neišsamus. Pavyzdžiui, Martos Vynuogyno saloje, esančioje JAV pakrantėje, Laimo ligos atvejų skaičius vienam gyventojui yra vienas didžiausių JAV.

Buvo manoma, kad baltakojės pelės (Peromyscus leucopus) yra labiausiai tikėtini erkių patogenų rezervuarai. Tačiau pastangos sumažinti Laimo ligos atvejų skaičių tarp pelių – tarkime, dengti jas erkes naikinančiais pesticidais – pasirodė esančios nevienareikšmiškai veiksmingos. Bandydama išsiaiškinti, kodėl taip atsitiko, H. Goethert ir jos komanda šešerius metus tyrinėjo, kieno krauju erkės iš tiesų maitinosi, ir ieškojo mažyčių DNR fragmentų, likusių nuo paskutinio jų prisisiurbimo. Komanda nustatė, kad Martos Vynuogyne erkės mieliau renkasi kirstukus, o ne peles – o tai reiškia, kad pelės netaptų sprendimo dalimi.

„[Erkės] gali pernešti daugybę skirtingų patogenų, tarp daugybės skirtingų gyvūnų rūšių. Tai labai sudėtinga ekologija“, – sako Glazgo universiteto (Jungtinė Karalystė) ekologė Lucy Gilbert.

Kadangi bandymai kovoti su erkėmis, kurias platina gyvūnai, pasirodė nesėkmingi, mokslininkai – tokie kaip R. Marconi, bando kovoti su jų platinamomis ligomis.

Laimo liga, kurią perneša kelių rūšių erkės, pirmą kartą buvo pastebėta tarp kelių vaikų Konektikute (JAV) praėjusio amžiaus aštuntajame dešimtmetyje. Dabar tai viena labiausiai pasaulyje paplitusių erkių platinamų ligų: 2022 m. atlikto tyrimo duomenimis, 15 proc. pasaulio gyventojų yra užsikrėtę šią ligą sukeliančia Borreliella (anksčiau vadinta Borrelia) burgdorferi – kamščiatraukio formos bakterija spirocheta.

„Šių bakterijų struktūra išties nepaprasta, – sako R. Marconi, kuris per 30 metų, kai tyrinėja B. burgdorferi, sako išsiugdęs tam tikrą pagarbą šiai bakterijai. – Kai erkė maitinasi, spirochetos tiesiog gręžia sau kelią per audinius ir plinta po kūną“.

Anksti diagnozuotą Laimo ligą, kuri dažnai pasireiškia į gripą panašiais simptomais ir būdingais bėrimais, galima gydyti antibiotikais. Tačiau diagnozuoti infekcijas gali būti sudėtinga. Laimo simptomai persidengia su kitų ligų simptomais, paraudimą gali būti sunku pastebėti ant tamsesnės odos ir jis ne visada pasirodo, kraujo tyrimai dažnai būna klaidingai neigiami, o gydytojai ne visada diagnozuoją Laimo ligą, sako R. Marconi ir kiti.

„Šios infekcijos nepakankamai vertinamos, nediagnozuojamos ir plinta visoje šalyje“, – sako Harvardo medicinos mokykloje (JAV) Laimo ligą tyrinėjantis neurobiologas Isaacas Chiu. Negydoma boreliozė gali sukelti daugybę neurologinių simptomų, įskaitant veido paralyžių, galvos ir nugaros smegenų uždegimą, sąnarių ir raumenų skausmą. Dar skaudžiau, kad kai kuriems žmonėms infekcijos simptomai išlieka net ir po viso antibiotikų kurso.

Taip yra todėl, kad B. burgdorferi yra klastinga. Bakterija, pasislėpusi erkės žarnyne, pasidengia baltymu, vadinamu išorinio paviršiaus baltymu A arba OspA. Tačiau vos tik erkė paragauja žinduolių kraujo, B. burgdorferi prisitaikydama prie aplinkos pakeičia OspA į OspC – panašiai kaip mes šaltą dieną apsivelkame žieminį paltą, pasakoja R. Marconi, ir pradeda migruoti į erkės seilių liaukas bei toliau į naujus namus. Ten OspC danga padeda išvengti nešiotojo imuninės sistemos.

„Tai katės ir pelės žaidimas, kuris tęsiasi ir tęsiasi, ir tai leidžia bakterijai išlikti šeimininko organizme“, – sako bakteriologas Troy’us Bankheadas iš Vašingtono valstybinio universiteto.

Dėl to B. burgdorferi yra sudėtingas taikinys vakcinoms – nors tai nebuvo pirmosios Laimo vakcinos žlugdymo priežastis. 1998 m. „GlaxoSmithKline“ pateikė rinkai vakciną, kuri buvo nukreipta į OspA baltymą, tačiau nors ji buvo veiksminga, ją reikėjo kartoti net kasmet. Prekyba vakcina sunkiai sekėsi net tose vietovėse, kuriose Laimo liga buvo smarkiai išplitusi, todėl 2002 m. ji buvo išimta iš rinkos.

R. Marconi tikėjosi, kad nusitaikymas į OspC baltymą užtikrins platesnę apsaugą. Tačiau tam jo komandai reikėjo sukurti kažką visiškai naujo. OspC baltymai būna 21 skirtingos atmainos, todėl kai kurie žmonės Laimo liga užsikrečia kelis kartus. „Laimo bakterijos, kurias gali pernešti viena erkė, gali labai skirtis nuo tų, kurias perneša kita erkė, – sako R. Marconi. – Turėjome sugalvoti būdą, kaip sukurti vakciną, kuri sukeltų antikūnus prieš visas atmainas.“

Naudodami naują metodą, kurį jis ir jo laboratorija pavadino „chimeritopų technologija“, jie sujungė nedideles skirtingų OspC baltymų antigenų atkarpas, kurios sukėlė imuninį atsaką. Šis superbaltymas pasirodė esąs pakankamai veiksmingas, kas leido sukurti vakciną šunims, kurią 2016 m. patvirtino JAV Maisto ir vaistų administracija. Šiuo metu R. Marconi laboratorija bendradarbiauja su JAV Nacionaliniu sveikatos institutu, kad per kelerius ateinančius metus vakcina būtų pradėta naudoti žmonėms, o vėliau pateikta rinkai.

Tai ne vienintelė kuriama Laimo vakcina – nuo 2002 m. sparčiai augant Laimo ligos atvejų skaičiui, rinka tapo daug patrauklesnė farmacijos bendrovėms. Kartu dirbdamos farmacijos kompanijos „Pfizer“ ir „Valneva“ baigia paskutinį antros kartos OspA vakcinos, sukuriančios imunitetą prieš šešias labiausiai paplitusias B. burgdorferi atmainas JAV ir Europoje, bandymų etapą. Tačiau R. Marconi tikisi, kad chimeritopų technologija leis sukurti planą, kaip valdyti bet kurią kitą didelę erkių pernešamą ligą Šiaurės Amerikoje, o taip pat sukurti metodą, kaip derinti vakcinas, kad vienu metu būtų galima apsisaugoti nuo kelių erkių pernešamų ligų sukėlėjų.

„Mums labai įdomu tai, kad šią technologiją galime taikyti bet kokiam patogenui“, – sako jis, pažymėdamas, kad jo komanda šiuo metu kuria vakcinas nuo anaplazmozės, kurios atvejų JAV 2000–2022 m. padaugėjo 16 kartų, ir nuo potencialiai mirtino erkių platinamo parazito Babesia“

R. Marconi technologija gali padėti sukurti vakcinas nuo kelių ligų sukėlėjų ir netgi sujungti jas į vieną, daugkartinio naudojimo vakciną. Bet kas, jei galėtume sukurti imunitetą pačioms erkėms – taigi ir visiems jų pernešamiems patogenams?

Tai nėra neįmanoma – kai kurie gyvūnai natūraliai įgyja imunitetą erkėms po pakartotinio užsikrėtimo. Pavyzdžiui, kai kurių galvijų imuninė sistema sukuria antikūnus prieš galvijų erkių pernešamus baltymus ir kitas biomolekules.

Kai erkė maitinasi, šie antikūnai patenka tiesiai į parazito vidurius, pažeisdami ląsteles ir priversdami erkę nukristi, kol ji dar nespėjo pernešti ligos. XX a. aštuntajame dešimtmetyje mokslininkams identifikavus vieną iš šių antikūnus sukuriančių molekulių, netrukus rinkoje pasirodė vakcinos nuo erkių, skirtos galvijams.

Nors šios vakcinos buvo netobulos ir nebuvo visuotinai priimtos, jos patikimai sukėlė galvijų imuninį atsaką ir padėjo išvengti rimtos problemos paaštrėjimo. To įkvėpti kai kurie mokslininkai siekia tą patį padaryti ir su erkių rūšimis, kurios dažniausiai kelia daugiausia problemų žmonėms.

„Jei ši vakcina pasiteisins, ji gali sumažinti arba užkirsti kelią keliems erkių platinamų ligų sukėlėjams – atskira vakcina paprastai galima užkirsti kelią tik vienam ligos sukėlėjui“, – sako Jeilio universiteto (JAV) Medicinos mokyklos infekcinių ligų tyrėjas Yingjunas Cui, dirbantis prie tokios vakcinos nuo Laimo erkių platinamų erkių.

Šiuo metu kuriamos vakcinos nuo erkių sutrukdytų pagrindiniam erkių ginklui – jų gebėjimui nepastebimai maitintis nešiotojo krauju. 2021 m. Y. Cui su kolegomis įrodė, kad jūrų kiaulytes imunizavus baltymu, išskiriamu erkės seilėse maitinimosi metu, gyvūnų kūnai reagavo į histaminą: įkandimo vieta patinsta, o tai nutraukia erkės maitinimąsi. Nuo to laiko Y. Cui laboratorija identifikavo kitus būsimų vakcinų kandidatus.

Be patinimo, sudirginimas yra signalas nešiotojui pašalinti erkę, kol ji nespėjo perduoti ligos – virusas nuo erkės iki nešiotojo gali persikelti maždaug per valandą, tačiau bakterijos gali peršokti iki 48 valandų nuo erkės maitinimosi.

„Tačiau vakcina vis dar nėra tobula žmonėms“, – sako Y. Cui – nes vargu ar kas nors norėtų vakcinos, kuri iš dalies veikia sukeldama nemalonią reakciją į erkės įkandimą. Vis dėlto šio mokslininko laboratorija nėra vienintelė, kuri kuria tokio pobūdžio vakciną nuo erkių – Amsterdamo universiteto mokslininkai šiuo metu taip pat dirba su savanoriais, siekdami išsiaiškinti, ar žmonės galėtų sukurti imuninį atsaką po pakartotinio erkės įsisiurbimo.

R. Marconi intriguoja vakcinos nuo erkių perspektyva, tačiau jis pažymi, kad esame pasiruošę toleruoti šalutinį poveikį galvijams daug labiau, nei tikriausiai toleruosime žmonėms. Savo ruožtu jis deda viltis į tradiciškesnes vakcinas.

„Erkės čia gyvena daug ilgiau nei mes. Manau, kad esame protingesni už jas, tačiau jos išmoko keletą gudrybių, kurių mes dar nesugebėjome perprasti“, – sako jis. Vis dėlto jis nepraranda optimizmo: „Turime geriausią galimybę suvaldyti žmonių ir gyvūnų augintinių ligų paplitimą... Tai iššūkis, bet aš turiu vilties“, – sako jis