Ο νηματολόγος του UC Riverside λαμβάνει το βραβείο NIH για τη μελέτη των αλληλεπιδράσεων παρασίτου-ξενιστή

Ο νηματολόγος του UC Riverside λαμβάνει το βραβείο NIH για τη μελέτη των αλληλεπιδράσεων παρασίτου-ξενιστή

Για να μελετήσει πώς εξελίσσονται τα παράσιτα για να ξεπεράσουν την άμυνα των οικοδεσποτών τους, τα Εθνικά Ινστιτούτα Υγείας απένειμαν στον νηματολόγο του UC Riverside Simon "Niels" Groen ένα Βραβείο Εξαιρετικού Ερευνητή 1,9 εκατομμυρίων δολαρίων.

Τα παράσιτα των στρογγυλών σκουληκιών μολύνουν ανθρώπους, ζώα και καλλιέργειες. Οι γνώσεις σχετικά με το γιατί ορισμένα σκουλήκια μπορούν να αποφύγουν την ανοσολογική προστασία του ξενιστή θα μπορούσαν να βοηθήσουν στην πρόληψη μιας ωρολογιακής βόμβας: τη φθίνουσα αποτελεσματικότητα των φυτοφαρμάκων και των αντιβιοτικών κατά των λοιμώξεων.

Η αντοχή των βακτηρίων, των μυκήτων και των παρασίτων στα φάρμακα και τα φυτοφάρμακα καθιστά πιο δύσκολη και μερικές φορές αδύνατη τη θεραπεία κοινών λοιμώξεων όπως η πνευμονία και η φυματίωση στον άνθρωπο, καθώς και οι προσβολές από παράσιτα στις καλλιέργειες. Οι διεθνείς υγειονομικές αρχές προειδοποιούν ότι χωρίς επείγουσα δράση, οδεύουμε προς ένα μέλλον όπου μικροτραυματισμοί και λοιμώξεις μπορεί να είναι θανατηφόρες. Η φυτική και ζωική παραγωγή θα αντιμετωπίσει επίσης αυξανόμενα εμπόδια.

Όταν τα στρογγυλά σκουλήκια μολύνουν ανθρώπους, ζώα ή φυτά, αρχίζουν να εγχέουν πρωτεΐνες από το σάλιο τους στα κύτταρα ξενιστές για να καταστείλουν την ανοσολογική απόκριση. Αυτές οι διαδικασίες είναι αρκετά παρόμοιες μεταξύ των ξενιστών, επιτρέποντάς μας να μελετήσουμε συνεξελικτικούς αγώνες εξοπλισμών μεταξύ φυτών και παρασιτικών σκουληκιών και να βγάλουμε συμπεράσματα σχετικά με την εξέλιξη των λοιμώξεων από σκουλήκια στους ανθρώπους».

Simon “Niels” Groen, νηματολόγος στο UC Riverside

Κατά τα επόμενα πέντε χρόνια, ο Groen θα χρησιμοποιήσει τα κεφάλαια για να πραγματοποιήσει μια μελέτη σε δύο μέρη. Το πρώτο μέρος του έργου θα μελετήσει εκατοντάδες φυτά τομάτας και ρυζιού, τόσο αυτά που καλλιεργούνται σε αγροκτήματα όσο και εκείνα που αναπτύσσονται στην άγρια ​​φύση. Αυτά δεν είναι φυτά που έχουν εκτραφεί τεχνητά για την επίτευξη ανοσίας. Ωστόσο, ο Groen υποθέτει ότι πολλοί από αυτούς έχουν αναπτύξει άμυνες έναντι μολυσματικών ασκαρίδων, γνωστών και ως νηματωδών.

«Αυτά τα φυτά είναι ένα φυσικό εργαστήριο στο οποίο μπορούμε να συνδέσουμε τα γονίδιά τους και τις χημικές ιδιότητες των ριζών τους με την αντοχή τους στις μολύνσεις από σκουλήκια», είπε ο Γκρόεν.

"Θα μάθουμε για τους μοριακούς μηχανισμούς με τους οποίους τα φυτά αμύνονται. Αυτό περιλαμβάνει την παραγωγή αμυντικών χημικών ουσιών, μερικές από τις οποίες θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν ως νέα φάρμακα ή αντιβιοτικά σε ανθρώπους και ζώα", δήλωσε ο Groen. «Μπορούμε στη συνέχεια να μοιραστούμε αυτές τις πληροφορίες με βιοϊατρικούς ερευνητές και κτηνοτρόφους φυτών».

Αυτή η πτυχή του έργου θα συμβάλει επίσης στην αύξηση της επισιτιστικής ασφάλειας, ιδιαίτερα σε περιοχές της Αφρικής και της Ασίας όπου οι νηματώδεις αποτελούν πρόβλημα για τους αγρότες. Έχει γίνει πολλή έρευνα για τα υπέργεια παράσιτα εντόμων, αλλά λιγότερη έρευνα έχει διεξαχθεί κάτω από το έδαφος, όπου οι μολύνσεις από νηματώδεις επηρεάζουν οικονομικά σημαντικές καλλιέργειες.

"Οι νηματώδεις είναι η πιο καταστροφική απειλή για τη σόγια. Στο ρύζι και τις ντομάτες, οι νηματώδεις μπορούν να προκαλέσουν απώλειες απόδοσης έως και 20%. Αυτό σημαίνει ότι πολλοί άνθρωποι μένουν χωρίς φαγητό", είπε ο Groen.

Στο δεύτερο μέρος του έργου, η ερευνητική ομάδα θα ασχοληθεί με την πλευρά των νηματωδών της εξίσωσης. «Πώς εξελίσσονται για να σπάσουν την αντίσταση των φυτών;» ρώτησε ο Γκρόεν.

Στις ντομάτες, υπάρχει ένα γονίδιο, το Mi-1, που παρακολουθεί το εσωτερικό των φυτικών κυττάρων για εισερχόμενες επιθέσεις. Με τρόπο που δεν είναι ακόμη πλήρως κατανοητός, αυτό το γονίδιο αισθάνεται κάτι σχετικά με επικείμενες μολύνσεις από νηματώδεις που πυροδοτούν μια αποτελεσματική ανοσολογική απόκριση.

Το Mi-1 ανακαλύφθηκε σε άγριες ντομάτες τη δεκαετία του 1940 και έκτοτε έχει εκτραφεί σε εργοστάσια επεξεργασίας ντομάτας στην Καλιφόρνια για να κρατήσει μακριά τους νηματώδεις. Ο Groen εξήγησε ότι αυτό το πρόγραμμα αναπαραγωγής υποβάλλει τους νηματώδεις κόμπους της ρίζας σε τεράστια πίεση φυσικής επιλογής για να ξεπεραστεί η αντίσταση που παρέχει το γονίδιο.

Όμως, όλο και περισσότεροι αγρότες βρίσκουν νηματώδεις στις υποτιθέμενες ανθεκτικές καλλιέργειες τομάτας τους. "Δεν καταλαβαίνουμε πώς έσπασαν την αντίσταση. Υπάρχει ένας ή πολλοί τρόποι που κατάφεραν να το κάνουν αυτό; Θα προσπαθήσουμε να καταλάβουμε πόσοι τρόποι υπάρχουν για να γδέρνουμε μια γάτα από την οπτική γωνία ενός νηματώδους", είπε ο Groen.

Χάρη στους ειδικούς του UC Extension, η ομάδα του Groen θα είναι σε θέση να συγκρίνει τα γονίδια των σκουληκιών που συλλέχθηκαν πριν γίνει πιο κοινή η αντίσταση, καθώς και τα γονίδια των σκουληκιών που κατάφεραν να ξεπεράσουν τους ανοσοποιητικούς φραγμούς του φυτού.

Μια υπόθεση είναι ότι όταν ο νηματώδης διεισδύει στο φυτό, χρησιμοποιεί το σάλιο του για να εγχύσει πρωτεΐνες που έχουν διαφορετικούς στόχους στο κύτταρο ξενιστή. Όταν το Mi-1, το οποίο επιπλέει γύρω στο κύτταρο, συναντά μία από αυτές τις πρωτεΐνες νηματωδών, ενεργοποιεί μια ανοσολογική απόκριση που σκοτώνει το σκουλήκι. Ωστόσο, όταν το σκουλήκι σταματήσει να εγχέει αυτήν την πρωτεΐνη, το Mi-1 δεν γνωρίζει ότι ο εισβολέας έχει φτάσει.

Υπάρχουν πρωτεΐνες υποδοχέα όπως η Mi-1 που έχουν εξελιχθεί παρόμοια στους ανθρώπους και παρακολουθούν τα κύτταρα για εισερχόμενες επιθέσεις, καθώς και πρόσθετες μοριακές διεργασίες που είναι παρόμοιες μεταξύ τους σε ανθρώπους και φυτά. Ωστόσο, από ηθική και υλικοτεχνική άποψη κατά τη μελέτη των ανθρώπινων λοιμώξεων, είναι λογικό να ξεκινήσει αυτή η έρευνα με φυτά και νηματώδεις.

"Τα σκουλήκια είναι απλώς ένα πρότυπο σύστημα για τη μελέτη της εξάλειψης της αντοχής. Αλλά θα μπορούσαν να μας βοηθήσουν να βρούμε νέες λύσεις για την αντοχή στα φυτοφάρμακα και τα αντιβιοτικά", δήλωσε ο Groen.

Πηγές: