В Cell опубликовали клеточный атлас комара Aedes aegypti, основанный на данных секвенирования РНК более 367 тысяч отдельных ядер. Ученые обнаружили половой диморфизм в сенсорных системах, включая экспрессию ольфакторного рецептора Or82 только у самок. Неожиданным стало то, что глиальные клетки мозга комара сильнее реагируют на кормление кровью, чем нейроны — транскриптомные изменения были более выражены именно в глии. A. aegypti переносит опасные для человека вирусы, и атлас может стать ценным ресурсом для разработки методов контроля популяции и защиты от распространения болезней.
Credit:
123rf.com
Угроза инфекций, переносимых комарами рода Aedes, растет — по современным оценкам, к 2050 году риску заражения может подвергнуться почти половина населения мира. На фоне этого возникает необходимость углубить понимание биологии этих комаров, чтобы разрабатывать более эффективные методы контроля их популяции. До сих пор большинство клеточных исследований фокусировалось на отдельных тканях или преимущественно на самках. Теперь же авторы статьи в Cellзадались целью получить системное представление о молекулярных и клеточных различиях, лежащих в основе полового диморфизма Aedes. Они создали клеточный атлас комара Aedesaegypti, опираясь на данные секвенирования РНК одиночных ядер (snRNA-seq).
Исследователи проанализировали более 367 000 ядер из 19 различных тканей взрослых самцов и самок Aedesaegypti. Для изучения изменений, связанных с репродуктивным состоянием, часть образцов получали от самок до и после кровососания (через 3, 12, 24 и 48 часов). Всего авторы идентифицировали 69 различных клеточных типов, которые группировались в 14 основных категорий. Для аннотации еще не описанных генов они использовали ортологи Drosophilamelanogaster. Этот вид разошелся с комарами около 260 млн лет назад, поэтому ученые подчеркивают необходимость осторожности при интерпретации.
Выявленные особенности касались сенсорных систем, полового диморфизма и клеточного ответа на питание кровью. В антеннах — ключевом органе, который самки используют для обнаружения человека (или другого животного, кровью которого они могут питаться) по запаху, — авторы выявили ранее не описанный тип клеток. Он был специфичен только для самцов и экспрессировал ген ppk317 и эпителиальный маркер grh. Функция этих клеток остается неизвестной, но авторы предполагают их роль в поведенческом половом диморфизме.
Транскрипционных различий между обонятельными сенсорными нейронами самцов и самок оказалось немного. Ярким исключением стали Ir41l-нейроны — в них ген Or82, кодирующий ольфакторный рецептор, экспрессируется только у самок. Это указывает на наличие активных механизмов, которые через контроль экспрессии обеспечивают тонкие межполовые различия сенсорных реакций, но сохраняют общие обонятельные функции.
Исследование подтвердило и расширило концепцию, согласно которой в сенсорных нейронах комаров коэкспрессируются рецепторы из нескольких семейств (OR, IR, GR, PPK). Такая коэкспрессия, обнаруженная в усиках, хоботке и лапках (тарзусах), может представлять собой эволюционную адаптацию, позволяющую эффективно обрабатывать сложные сигналы окружающей среды.
В сенсорных нейронах лапок, которые участвуют в поиске хозяина, кровососании и откладке яиц, обнаружились полимодальные клетки. Например, нейроны ppk301, необходимые для обнаружения пресной воды, в которую самка может отложить яйца, также экспрессируют рецепторы сладкого вкуса Gr7 и Gr9. Другие тарзальные нейроны коэкспрессируют рецептор сладкого вкуса (Gr7) и рецептор, реагирующий на избыток тепла (TrpA1). Авторы также выявили обширную экспрессию рецепторов нейропептидов, причем паттерны экспрессии были специфичны для клеточного типа. Авторы предполагают, что нейропептиды могут модулировать сенсорные функции в зависимости от внутреннего физиологического состояния, например, после кровососания или при поиске партнера.
Для самок комара, которым кровь необходима для развития яиц, кровососание влечет за собой поведенческие изменения (например, подавление поиска хозяина на 48–72 часа). Интересно, что, судя по динамике мозга после питания кровью, глиальные клетки претерпевают более обширные транскриптомные изменения, чем нейроны.
В популяции глиальных клеток, экспрессирующих маркер SVP, сдвиг был наиболее выражен — его пик пришелся на 3 часа после кормления кровью и характеризовался 79-ю дифференциально экспрессируемыми генами (DEG). При этом ядерные рецепторы стероидных гормонов (E75, EcR), участвующие в сигналинге экдизона — гормона, контролирующего в том числе линьку насекомых и продукцию яиц самкой, — сильно повышали экспрессию во всех глиальных клетках и некоторых типах нейронов. Это позволяет предположить, что глиальные клетки опосредуют первичную реакцию мозга комара на питание кровью.
Кроме того, в глиальных клетках, особенно SVP+, половые различия на уровне транскриптома были более выраженными, чем в нейронах. Это согласуется с предположением о том, что глия способна обеспечивать пластичную основу для эволюционных адаптаций и полового диморфизма у насекомых.
Клеточный атлас Aedesaegypti— ценный ресурс для изучения насекомых-переносчиков заболеваний, поскольку он преодолевает разрыв между исследованиями классических модельных организмов и специфической биологией комаров. Он может лечь в основу более эффективных методов контроля популяции, например, путем стерилизации самцов. Кроме того, по атласу можно анализировать иммунитет комаров, что также позволит повлиять на их способность переносить опасные вирусы. Наконец, выявленная роль глиальных клеток в реакции на питание кровью может позволить вмешаться в жизненный цикл комара на этом уровне, например, препятствуя поиску хозяина или поведению, связанному с размножением.
Источник
Goldman O.V. et al. A single-nucleus transcriptomic atlas of the adult Aedes aegypti mosquito. // Cell (2025). DOI:10.1016/j.cell.2025.10.008