加州大学河滨分校线虫学家因研究寄生虫与宿主相互作用而获得美国国立卫生研究院奖

加州大学河滨分校线虫学家因研究寄生虫与宿主相互作用而获得美国国立卫生研究院奖

为了研究寄生虫如何进化以突破宿主的防御，美国国立卫生研究院授予加州大学河滨分校线虫学家西蒙“尼尔斯”格罗恩 190 万美元的杰出研究员奖。

蛔虫寄生虫感染人、牲畜和农作物。 深入了解某些蠕虫为何能够逃避宿主免疫保护，有助于预防定时炸弹：杀虫剂和抗生素对抗感染的有效性下降。

细菌、真菌和寄生虫对药物和杀虫剂的抗药性使得治疗人类肺炎和肺结核等常见感染以及农作物害虫感染变得更加困难，有时甚至是不可能。 国际卫生当局警告说，如果不采取紧急行动，我们将走向一个轻伤和感染可能致命的未来。 植物和动物生产也将面临越来越多的障碍。

当蛔虫感染人类、动物或植物时，它们开始将唾液中的蛋白质注入宿主细胞以抑制免疫反应。 这些过程在宿主之间非常相似，使我们能够研究植物和寄生虫之间的共同进化军备竞赛，并得出关于人类蠕虫感染进化的结论。”

Simon “Niels” Groen，加州大学河滨分校线虫学家

在接下来的五年里，格罗恩将利用这些资金分两部分进行研究。 该项目的第一部分将研究数百种番茄和水稻植物，包括农场种植的和野外种植的。 这些不是为了获得免疫力而人工培育的植物。然而，格罗恩认为，它们中的许多人已经形成了针对传染性蛔虫（也称为线虫）的防御能力。

格罗恩说：“这些植物是一个天然的实验室，我们可以将它们的基因和根部的化学特性与它们对蠕虫感染的抵抗力联系起来。”

“我们将了解植物自我保护的分子机制。这包括防御化学品的生产，其中一些可用作人类和牲畜的新药或抗生素，”格罗恩说。 “然后我们可以与生物医学研究人员和植物育种者分享这些信息。”

该项目的这一方面还将有助于提高粮食安全，特别是在非洲和亚洲部分地区，线虫对农民来说是一个问题。 对地上害虫进行了大量研究，但对地下进行的研究较少，地下线虫感染影响经济上重要的作物。

“线虫是对大豆最具破坏性的威胁。在水稻和西红柿中，线虫可导致高达 20% 的产量损失。这导致很多人失去食物，”Groen 说。

在该项目的第二部分中，研究小组将解决线虫方面的问题。 “它们如何进化来打破植物的抵抗力？” 格罗恩问道。

西红柿中有一种基因 Mi-1，可以监控植物细胞内部是否受到攻击。 该基因以一种尚未完全理解的方式感知即将发生的线虫感染，从而触发有效的免疫反应。

Mi-1 于 20 世纪 40 年代在野生番茄中被发现，此后一直在加州番茄加工厂进行培育，以预防线虫。 格罗恩解释说，这种育种计划使根结线虫承受巨大的自然选择压力，以克服基因赋予的抗性。

但越来越多的农民在他们所谓的抗性番茄作物中发现了线虫。 “我们不明白它们是如何打破抵抗力的。它们是否有一种或多种方式能够做到这一点？我们将尝试从线虫的角度弄清楚有多少种方法可以剥猫的皮，”格罗恩说。

感谢加州大学推广中心的专家，​​格罗恩的团队将能够比较抗性变得更加普遍之前收集的蠕虫基因，以及成功克服植物免疫屏障的蠕虫基因。

一种假设是，当线虫侵入植物时，它会利用唾液向宿主细胞注入具有不同靶标的蛋白质。 当细胞中漂浮的 Mi-1 遇到其中一种线虫蛋白时，它会触发免疫反应杀死线虫。 然而，当蠕虫停止注射这种蛋白质时，Mi-1 并不知道入侵者已经到来。

Mi-1 等受体蛋白在人类中的进化类似，可以监视细胞的攻击，以及在人类和植物中彼此相似的其他分子过程。 然而，从研究人类感染时的伦理和后勤角度来看，从植物和线虫开始这项研究是有意义的。

“这些蠕虫只是研究消除耐药性的模型系统。但它们仍然可以帮助我们找到农药和抗生素耐药性的新解决方案，”格罗恩说。

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