Il nematologo della UC Riverside riceve il premio NIH per lo studio delle interazioni parassita-ospite

Il nematologo della UC Riverside riceve il premio NIH per lo studio delle interazioni parassita-ospite

Per studiare come i parassiti si evolvono per sfondare le difese dei loro ospiti, il National Institutes of Health ha assegnato al nematologo Simon "Niels" Groen della UC Riverside un premio Outstanding Investigator da 1,9 milioni di dollari.

I parassiti dei nematodi infettano le persone, il bestiame e i raccolti. Approfondire il motivo per cui alcuni vermi possono eludere la protezione immunitaria dell’ospite potrebbe aiutare a prevenire una bomba a orologeria: la diminuzione dell’efficacia di pesticidi e antibiotici contro le infezioni.

La resistenza di batteri, funghi e parassiti ai farmaci e ai pesticidi rende più difficile e talvolta impossibile il trattamento di infezioni comuni come la polmonite e la tubercolosi negli esseri umani, nonché le infestazioni di parassiti nelle colture. Le autorità sanitarie internazionali avvertono che senza un’azione urgente, ci stiamo dirigendo verso un futuro in cui lesioni e infezioni minori possono essere fatali. Anche la produzione vegetale e animale dovrà affrontare ostacoli crescenti.

Quando i nematodi infettano esseri umani, animali o piante, iniziano a iniettare proteine ​​dalla loro saliva nelle cellule ospiti per sopprimere la risposta immunitaria. Questi processi sono abbastanza simili tra gli ospiti, permettendoci di studiare la corsa agli armamenti coevolutiva tra piante e vermi parassiti e di trarre conclusioni sull’evoluzione delle infezioni da vermi negli esseri umani».

Simon "Niels" Groen, un nematologo della UC Riverside

Nei prossimi cinque anni Groen utilizzerà i fondi per condurre uno studio diviso in due parti. La prima parte del progetto studierà centinaia di piante di pomodoro e di riso, sia quelle coltivate nelle aziende agricole che quelle che crescono allo stato selvatico. Queste non sono piante allevate artificialmente per ottenere l'immunità. Tuttavia, Groen presume che molti di loro abbiano sviluppato difese contro i nematodi infettivi, noti anche come nematodi.

"Queste piante sono un laboratorio naturale in cui possiamo collegare i loro geni e le proprietà chimiche delle loro radici alla loro resistenza alle infezioni da vermi", ha detto Groen.

"Impareremo i meccanismi molecolari attraverso i quali le piante si difendono. Ciò include la produzione di sostanze chimiche di difesa, alcune delle quali potrebbero essere utilizzate come nuovi farmaci o antibiotici negli esseri umani e nel bestiame", ha affermato Groen. “Possiamo quindi condividere queste informazioni con ricercatori biomedici e coltivatori di piante”.

Questo aspetto del progetto contribuirà inoltre ad aumentare la sicurezza alimentare, in particolare in alcune parti dell’Africa e dell’Asia dove i nematodi rappresentano un problema per gli agricoltori. Sono state condotte molte ricerche sugli insetti nocivi in ​​superficie, ma meno ricerche sono state condotte sottoterra, dove le infezioni da nematodi colpiscono colture economicamente importanti.

"I nematodi rappresentano la minaccia più devastante per la soia. Nel riso e nei pomodori, i nematodi possono causare perdite di rendimento fino al 20%. Ciò significa che molte persone rimangono senza cibo", ha affermato Groen.

Nella seconda parte del progetto, il gruppo di ricerca affronterà il lato nematode dell'equazione. “Come si evolvono per rompere la resistenza delle piante?” chiese Groen.

Nei pomodori c’è un gene, Mi-1, che monitora l’interno delle cellule vegetali per individuare gli attacchi in arrivo. Auf noch nicht vollständig geklärte Weise nimmt dieses Gen etwas über drohende Nematodeninfektionen wahr, das eine wirksame Immunantwort auslöst.

Il Mi-1 è stato scoperto nei pomodori selvatici negli anni '40 e da allora è stato allevato negli impianti di lavorazione del pomodoro della California per tenere lontani i nematodi. Groen ha spiegato che questo schema di allevamento sottopone i nematodi galligeni a un'enorme pressione selettiva naturale per superare la resistenza conferita dal gene.

Ma sempre più agricoltori riscontrano nematodi nelle loro colture di pomodori apparentemente resistenti. "Non capiamo come abbiano rotto la resistenza. C'è uno o più modi in cui sono riusciti a farlo? Cercheremo di capire quanti modi ci sono per scuoiare un gatto dal punto di vista di un nematode", ha detto Groen.

Grazie agli specialisti della UC Extension, il team di Groen potrà confrontare i geni dei vermi raccolti prima che la resistenza diventasse più comune, così come i geni dei vermi che sono riusciti a superare le barriere immunitarie della pianta.

Un'ipotesi è che quando il nematode penetra nella pianta, utilizzi la sua saliva per iniettare proteine ​​che hanno bersagli diversi nella cellula ospite. Quando il Mi-1, che fluttua nella cellula, incontra una di queste proteine ​​del nematode, innesca una risposta immunitaria che uccide il verme. Tuttavia, quando il verme smette di iniettare questa proteina, il Mi-1 non sa che l’invasore è arrivato.

Esistono proteine ​​​​recettrici come Mi-1 che si sono evolute in modo simile negli esseri umani e monitorano le cellule per gli attacchi in arrivo, così come ulteriori processi molecolari che sono simili tra loro negli esseri umani e nelle piante. Tuttavia, da un punto di vista etico e logistico quando si studiano le infezioni umane, ha senso iniziare questa ricerca con piante e nematodi.

"I vermi sono solo un sistema modello per studiare l'eliminazione della resistenza. Ma potrebbero comunque aiutarci a trovare nuove soluzioni alla resistenza ai pesticidi e agli antibiotici", ha affermato Groen.

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