THE CROWN AND SCEPTER ISSUE

Londons unterirdisches Mückenlabor

Tief unter der Metropole kämpfen Forscher gegen einen der erfolgreichsten Killer der Natur

von Victoria Turk
03 Januar 2016, 5:00am

Toxorhynchites ist die größte Mückenspezies in dem Labor, doch anders als ihre Verwandten ernährt sie sich nicht von Blut.

Aus der Crown and Scepter Issue

„Ich sehe Stechmücken als die ultimativen Blutsauger", sagt der Entomologe Dr. James Logan. „Sie wurden von der Natur perfekt ausgestattet, um uns zu finden und unser Blut zu stehlen, ohne dass wir es überhaupt merken." Logan arbeitet für die London School of Hygiene and Tropical Medicine, die eine der größten und vielfältigsten Insektensammlungen Europas ihr Eigen nennt, darunter Hunderttausende Stechmücken, die in Drahtkäfigen in den Kellergewölben der Schule herumsummen. Als Direktor des Arthropod Control Product Test Centre (ARCTEC) steht er einem Team vor, das Produkte zum Schutz gegen Stechmücken und andere Insekten testet.

Doch die perfekte Ausstattung der Mücke passt sich ständig an, um ihre vampirischen Bedürfnisse besser erfüllen zu können. In den letzten Jahren haben Laborversuche gezeigt, dass Stechmücken gegen Abwehrmittel resistent werden können, darunter das häufig eingesetzte Diethyltoluamid (besser bekannt als DEET). „Sie sind sehr hoch entwickelt, denn sie können unsere toxischen Chemikalien überwinden und resistent dagegen werden, und das ist eines der größten Probleme, die wir aktuell haben", sagt Logan.

Im besten Fall ist es ärgerlich, von einer Mücke gestochen zu werden. Doch im schlimmsten Fall ist es tödlich. Verschiedene Spezies sind Überträger potenziell tödlicher Krankheiten, da­runter Denguefieber, West-Nil-Fieber, Gelbfieber und Malaria. 2013 stellte Logan in einer Studie fest, dass Vertreter der Spezies Aedes aegypti, die Dengue- und Gelbfieber verbreitet und an der ARCTEC regelmäßig Versuche durchführt, bei der zweiten Einwirkung weniger empfindlich auf DEET reagierten.

ARCTEC-Forscher helfen, Produkte zu testen, die Insekten abwehren oder ­töten sollen. Das Zentrum arbeitet mit Firmen, Regulierungsbehörden und anderen Wissen­schaftlern zusammen, um neue Lösungen zu finden. Zu den ungewöhnlicheren Ansätzen gehören schützende Schuluniformen, Fallen, die Mücken in den Tod locken sollen, indem sie Nektar imitieren, sowie eine Chemikalie, die selbst resistente Mücken tötet.

Bevor diese Produkte verkauft werden können, müssen sie Tests durchlaufen, und dafür hat das Londoner Labor seine sechsbeinigen Bewohner. Die Insekten des Instituts werden im Stadtteil Bloomsbury unter der Keppel Street und der Gower Street aufbewahrt. Es gibt Dutzende verschiedene Arten in weißen Netzkäfigen. Eines der Kellergewölbe diente im Zweiten Weltkrieg als Luftschutzbunker, doch mit dem Heiz- und Luftfeuchtigkeitssystem ist es nun die perfekte Umgebung, um Mücken zu züchten.

„Wir haben Culex, Stegomyia und Anopheles", sagt die wissenschaftliche Mitarbeiterin Sarah Kelly, die viel Zeit damit verbringt, die Mücken in ihrem künstlich-tropischen Bunker zu hegen. Die Gattung Culex ist bekannt dafür, das West-Nil-Virus zu übertragen, Stegomyia ist eine Untergattung der Denguefieber übertragenden Aedes, und Anopheles ist die wohl berüchtigtste Gattung der Welt: Sie überträgt Plasmodium, den Malaria-Parasiten. „Wir halten sie alle getrennt, damit keine Kolonien sich vermischen", erklärt Kelly.

Der Lebenszyklus der Labormücken beginnt mit dem Ei, das von der Elterngeneration im Käfig in einen Wasserbecher gelegt wurde. Aus den Eiern schlüpfen Larven, die Kelly und ihre Kollegen in Plastikschüsseln mit Wasser und Netzabdeckung großziehen. In diesem Stadium sehen sie aus wie zappelnde Kaulquappen. Die Larven häuten sich mehrmals, bis sie sich verpuppen. Wenn sie hervorkommen, sind sie erwachsen, mit Flügeln und Stechrüsseln.

Sie paaren sich und beginnen den Kreislauf erneut. Die Mücken werden mit Zucker gefüttert und die Weibchen bekommen zusätzlich Pferdeblut. Dieses wird mit einem elektrischen Heizgerät erwärmt, das außen am Käfig angebracht ist. Die Insekten stechen mit ihren Rüsseln durch die hautartige Membran der Blutkapseln und hinterlassen dabei rote Spritzer auf dem Netz. Das Blut liefert Proteine für die Eierentwicklung: Männliche Stechmücken haben nicht das nötige Mundwerkzeug und brauchen nichts als den Zucker, den ihnen in der Wildnis Nektar liefert.

Manche der Kolonien in diesem Keller exis­tieren bereits seit den 1940ern, wobei die Tiere ursprünglich in Südostasien und Afrika gesammelt wurden. Da sie noch nie außerhalb des Labors gewesen sind, sind sie auch nicht mit Parasiten infiziert und stellen keine Gefahr dar: Das Pferdeblut wird behandelt und die Insekten, die in Menschenversuchen zum Einsatz kommen, werden sterben gelassen, um eine Übertragung von Krankheiten zu vermeiden.

Durch die lange Züchtung in Gefangenschaft sind manche der Kolonien einzigartig und ganz anders als ihre wilden Verwandten. „Diese Mücken sind sehr wichtig, denn durch ihre Isolation haben sie Eigenschaften, die wir mit denen in der Wildnis vergleichen können", sagt Logan, der zusätzlich zu seiner Position bei ARCTEC auch Dozent für medizinische Entomologie an der School of Hygiene and Tropical Medicine ist.

Zwar hat es schon viele Generationen gegeben, doch einzelne Mücken dürfen ihr künstliches Tropenklima nicht lange genießen. Wenn sie fünf bis sieben Tage alt sind, kommt ein Forscher mit einem Mundsauger (ein Schlauch mit einem Filter, um versehentliches Einatmen zu verhindern) und saugt sie von den Netzwänden, um sie in klinischen Studien einzusetzen. Da nur Weibchen stechen, werden nur sie für Versuche verwendet. „Erst muss man die Hand auf den Käfig legen", erklärt Kelly. „Weil Blut sie anzieht, kommen die Weibchen auf diese Seite des Käfigs und lassen sich dann einfach von der Hand saugen."

Es gibt nur eine Möglichkeit, Mücken­abwehrprodukte zu testen, wenn das Stadium der Menschenversuche erreicht ist: Jemand muss sich den hungrigen Weibchen aussetzen. Häufig wird der „Arm in Käfig"-Test durchgeführt, und genau dafür meldete ich mich freiwillig. Man warnte mich, am Vortag keinen Alkohol zu trinken, zu viel Sport zu treiben oder Duftprodukte zu verwenden: Nichts, das den bei Mücken so beliebten Menschengeruch stören könnte. Auf Kellys Geheiß steckte ich meinen rechten, unbehandelten Arm in einen Käfig mit 30 Mücken. Der Timer wurde auf 30 Sekunden gestellt, doch fast alle Insekten stürzten sich fast augenblicklich auf mich. Dann wiederholte ich den Test mit meinem linken Arm, auf den Kelly mit einem behandschuhten Finger flächendeckend ein Produkt aufgetragen hatte. Als ich meinen Arm in den Käfig steckte, war es, als würden die Mücken mich nicht einmal bemerken.

Faszinierenderweise weiß niemand so wirklich, wie Abwehrmittel funktionieren, denn einige Aspekte der Anatomie der Stechmücke sind noch nicht erforscht. „Nach all diesen Jahren beginnen wir gerade einmal zu verstehen, wie sie funktionieren", sagt Logan und zählt auf, was bekannt ist. „Mücken haben Fühler, die mit Rezeptoren bedeckt sind. Die sind auf Chemikalien im Körpergeruch ausgerichtet, und damit finden sie uns." Manche Abwehrmittel wirken, indem sie die Rezeptoren blockieren, die menschliche Chemikalien ausfindig machen. Andere geben Chemikalien ab, die Mücken unangenehm sind.

Freiwillige müssen eigentlich ihren Arm für einen gewissen Zeitraum jede Stunde in den Mückenkäfig halten, um zu sehen, wie lange das Produkt wirkt. Unkonventionellere Ideen müssen teils auf kreativere Art getestet werden. Nach dem Armtest probierte ich mit Insektizid behandelte Kleidung in einem „Freiflugraum", den die Fliesenwände wie eine Gemeinschaftsdusche wirken ließen. Ich saß eine Viertelstunde in einem Liegestuhl, während weitere Mücken versuchten mich aufzuspüren.

Sophie Stewart, eine leitende Forscherin und Koordinatorin klinischer Studien bei ARCTEC, ist unter anderem dafür verantwortlich, diese einem Ethikauschuss vorzustellen. Dann müssen Freiwillige gefunden werden, und anscheinend ist es nicht so schwierig, wie man meinen sollte, Leute zu überreden, sich von ganzen Insektenschwärmen stechen zu lassen. „Ich denke, es ist Neugierde", sagt Stewart. „Hier in London haben wir ohnehin das Glück, dass sich die Bevölkerung grundsätzlich für solche Studien interessiert. Ich frage unsere Probanden, warum sie es tun, und die meisten sagen, damit sie die Geschichte ihren Freunden erzählen können."

Angehende Freiwillige, welche die Kriterien einer bestimmten Studie erfüllen, müssen sich erst einmal stechen lassen, um sicherzugehen, dass sie es vertragen. Das Zentrum versucht, eine große Vielfalt an gesunden Menschen zu erreichen (beide Geschlechter, alle Altersgruppen) um genauer vorhersehen zu können, wie ein Produkt bei der gesamten Bevölkerung wirkt. Wenn du jemals festgestellt hast, dass dich die kleinen Biester viel mehr zerstechen als andere in deiner Umgebung, dann weißt du, dass Mücken sich zu den Chemikalien mancher Körpergerüche mehr hingezogen fühlen als zu anderen.

Neue Untersuchungen zeigen, dass es hierfür eine genetische Grundlage gibt. Eine 2015 erschienene Pilotstudie, zu deren Autoren Logan gehört, stellte fest, dass eineiige Zwillinge in ihrer Attraktivität für Mücken mehr übereinstimmten als zweieiige Zwillinge. Die Forscher schrieben, ihre Ergebnisse würden „eine dem menschlichen Geruchsprofil zugrundeliegende genetische Komponente demonstrieren, die Stechmücken anhand unseres Geruchs registrieren und bei der Wahl des Wirts berücksichtigen".

„Man kann also seine Attraktivität für Mücken an seine Kinder weitergeben genau wie zum Beispiel Körpergröße und Augenfarbe", sagt Logan.

Er hofft, dass diese Forschungsarbeit letztendlich zur Entwicklung einer neuen, individuell angepassten Methode führen wird, Mücken abzuwehren, die gegen andere Produkte resistent sind. Wenn Forscher mehr über die genetischen Mechanismen herausfinden, die manche Menschen so anziehend für Blutsauger machen, können sie vielleicht den Effekt umkehren, um die Insekten fernzuhalten. Menschen, die nicht gestochen werden, produzieren laut Logan „natürliche Abwehrmittel", und er hat sogar schon ein Medikament vorgeschlagen, dass die körpereigene Produktion dieser Stoffe ankurbeln könnte. „Wir wissen, welche Chemikalien es sind, also muss nur noch so ein Produkt hergestellt werden", sagt er.

So wie Menschen unterschiedlich anziehend auf Mücken wirken, gibt es auch sehr unterschiedliche Reaktionen auf einen Stich. Die Schwellung, das Jucken oder der Schmerz, die aus Mückenstichen resultieren, sind Reaktionen der körpereigenen Immunabwehr gegen den Speichel der Insekten. Dieser Speichel, den die Mücken uns injizieren, während sie in unseren Kapillaren he­rumstochern, enthält Gerinnungshemmer, die das Blut flüssig halten, während die Mücken trinken: Ein weiterer Trick des ultimativen Blutsaugers.

Aggressivere Mücken können den ARCTEC-Wissenschaftlern allerdings Vorteile bieten. Sowohl Logan als auch Kelly nennen unabhängig voneinander die Denguefieber-Überträgerin Aedes aegypti als Lieblingsspezies, eben weil sie so aggressiv ist. „Sie stechen immer. Sie arbeiten immer für unsere Tests", sagt Kelly.

Diese Spezies sticht auch bei Tageslicht, während andere eher nachtaktiv sind. Das macht es einfacher, sie tagsüber bei Tests einzusetzen, doch es bedeutet auch, dass Abwehrmethoden besonders wichtig sind, da netzgeschützte Betten nicht ausreichen. Hinzu kommt noch die zunehmende Resistenz gegen toxische Chemikalien—diese Effizienz muss man einfach bewundern.

Kelly sagt, der heilige Gral ihrer Arbeit sei es, ein Mittel zu finden, das gegen alle Mücken und bei allen Menschen über lange Zeit wirkt. Doch angesichts der großen Unterschiede in den menschlichen Reaktionen auf Mücken und Abwehrmitteln sagt sie, wir seien „noch lange nicht so weit". Also braucht ARCTEC weiterhin Freiwillige, die sich für die Forschung stechen lassen. Wenn der bloße Gedanke bei dir schon Kribbeln hervorruft: Es könnte schlimmer sein, denn ARCTEC testet auch Produkte gegen Bettwanzen und Kopfläuse.