Nematolog z UC Riverside získává cenu NIH za studium interakcí parazit-hostitel

Nematolog z UC Riverside získává cenu NIH za studium interakcí parazit-hostitel

Aby se zjistilo, jak se paraziti vyvíjejí, aby prolomili obranu svých hostitelů, udělil National Institutes of Health nematologovi UC Riverside Simonu „Nielsovi“ Groenovi cenu za vynikajícího vyšetřovatele ve výši 1,9 milionu dolarů.

Paraziti škrkavky infikují lidi, hospodářská zvířata a plodiny. Poznatky o tom, proč se někteří červi mohou vyhnout imunitní ochraně hostitele, by mohly pomoci zabránit tikající bombě: klesající účinnosti pesticidů a antibiotik proti infekcím.

Odolnost bakterií, plísní a parazitů vůči lékům a pesticidům ztěžuje a někdy znemožňuje léčbu běžných infekcí, jako je zápal plic a tuberkulóza u lidí, stejně jako napadení plodin škůdci. Mezinárodní zdravotnické úřady varují, že bez naléhavých opatření směřujeme k budoucnosti, kde mohou být drobná zranění a infekce smrtelné. Rostlinná a živočišná výroba bude také čelit stále větším překážkám.

Když škrkavky infikují lidi, zvířata nebo rostliny, začnou vstřikovat proteiny ze svých slin do hostitelských buněk, aby potlačili imunitní odpověď. Tyto procesy jsou mezi hostiteli velmi podobné, což nám umožňuje studovat koevoluční závody ve zbrojení mezi rostlinami a parazitickými červy a vyvozovat závěry o vývoji červích infekcí u lidí.

Simon „Niels“ Groen, nematolog z UC Riverside

Během příštích pěti let Groen použije finanční prostředky k provedení studie ve dvou částech. První část projektu bude studovat stovky rostlin rajčat a rýže, jak pěstovaných na farmách, tak těch, které rostou ve volné přírodě. Nejedná se o rostliny uměle vyšlechtěné k dosažení imunity. Groen však předpokládá, že mnoho z nich má vyvinutou obranu proti infekčním škrkavkám, známým také jako hlístice.

"Tyto rostliny jsou přirozenou laboratoří, ve které můžeme spojit jejich geny a chemické vlastnosti jejich kořenů s jejich odolností vůči infekcím červy," řekl Groen.

"Dozvíme se o molekulárních mechanismech, kterými se rostliny brání. To zahrnuje výrobu obranných chemikálií, z nichž některé by mohly být použity jako nová léčiva nebo antibiotika u lidí a hospodářských zvířat," řekl Groen. "Tyto informace pak můžeme sdílet s biomedicínskými výzkumníky a šlechtiteli rostlin."

Tento aspekt projektu také pomůže zvýšit potravinovou bezpečnost, zejména v částech Afriky a Asie, kde jsou háďátka pro zemědělce problémem. Bylo provedeno mnoho výzkumů na nadzemních hmyzích škůdcích, ale méně výzkumů bylo prováděno pod zemí, kde infekce háďátky postihují ekonomicky důležité plodiny.

"Háďátka jsou nejničivější hrozbou pro sójové boby. U rýže a rajčat mohou háďátka způsobit ztráty na výnosu až 20 %. To je spousta lidí, kteří se obejdou bez jídla," řekl Groen.

Ve druhé části projektu se výzkumný tým bude zabývat háďátkovou stranou rovnice. "Jak se vyvíjejí, aby zlomily odolnost rostlin?" zeptal se Groen.

V rajčatech je gen Mi-1, který monitoruje vnitřek rostlinných buněk pro příchozí útoky. Způsobem, který ještě není plně pochopen, tento gen cítí něco o hrozících infekcích hlístic, což spouští účinnou imunitní odpověď.

Mi-1 byl objeven v divokých rajčatech ve 40. letech 20. století a od té doby byl vyšlechtěn v továrnách na zpracování rajčat v Kalifornii, aby se zabránilo háďátkům. Groen vysvětlil, že toto šlechtitelské schéma vystavuje háďátka s kořenovými uzly enormnímu tlaku přirozeného výběru, aby překonala rezistenci udělenou genem.

Ale stále více farmářů nachází háďátka ve svých údajně odolných plodinách rajčat. "Nechápeme, jak zlomili odpor. Existuje jeden způsob nebo více způsobů, jak to dokázali? Pokusíme se zjistit, kolika způsobů existuje, jak z hlístice stáhnout kočku z kůže," řekl Groen.

Díky specialistům UC Extension bude Groenův tým schopen porovnat geny červů shromážděných před tím, než se rezistence stala běžnější, a také geny červů, kterým se podařilo překonat imunitní bariéry rostliny.

Jednou z hypotéz je, že když háďátko pronikne do rostliny, použije své sliny k injekci proteinů, které mají v hostitelské buňce různé cíle. Když Mi-1, který se pohybuje v buňce, narazí na jeden z těchto proteinů hlístic, spustí imunitní odpověď, která červa zabije. Když však červ přestane vstřikovat tento protein, Mi-1 neví, že vetřelec dorazil.

Existují receptorové proteiny, jako je Mi-1, které se u lidí vyvinuly podobně a monitorují buňky pro příchozí útoky, stejně jako další molekulární procesy, které jsou si podobné u lidí a rostlin. Nicméně z etického a logistického hlediska při studiu lidských infekcí má smysl začít tento výzkum s rostlinami a háďátky.

"Červi jsou pouze modelovým systémem pro studium eliminace rezistence. Ale stále by nám mohli pomoci najít nová řešení odolnosti vůči pesticidům a antibiotikům," řekl Groen.

Zdroje: