Pasożyty malarii atakują układ odpornościowy, niszcząc kluczowe geny

Pasożyty malarii atakują układ odpornościowy, niszcząc kluczowe geny

Naukowcy z Weill Cornell Medicine odkryli, że pasożyt wywołujący malarię przenoszony przez ukąszenie komara może ukrywać się przed układem odpornościowym organizmu, czasami przez lata. Okazuje się, że pasożyt Plasmodium falciparum może wyłączyć kluczowy zestaw genów i stać się „immunologicznie niewidzialny”.

„To odkrycie stanowi kolejny element układanki wyjaśniającej, dlaczego malarię tak trudno wykorzenić” – stwierdziła dr Francesca Florini, pracownik naukowy w dziedzinie mikrobiologii i immunologii w Weill Cornell Medicine, która współkierowała badaniem. Malaria zaraża co roku 300–500 milionów ludzi, powodując prawie 600 000 zgonów na całym świecie.

Wyniki badań przedklinicznych, opublikowane 16 maja w czasopiśmie Nature Microbiology, pokazują, że w regionach, gdzie malaria ma charakter endemiczny, u bezobjawowych dorosłych prawdopodobnie występują niewykrywalne pasożyty, które komary mogą przechwytywać i przekazywać następnej ugryzionej osobie.

Obecne kampanie zwalczania malarii skupiają się na leczeniu osób, zwykle dzieci, które wykazują objawy. Wyniki te sugerują, że musimy wziąć pod uwagę bezobjawowe osoby dorosłe, które mogą potencjalnie przenosić pasożyty zakaźne, co oznacza, że ​​wyeliminowanie malarii z regionu geograficznego będzie bardziej skomplikowane, niż oczekiwano. „

Dr Kirk Deitsch, profesor mikrobiologii i immunologii w Weill Cornell Medicine, główny autor artykułu

Unikanie eliminacji

Dostając się do organizmu człowieka, pasożyt przedostaje się do czerwonych krwinek, aby się replikować, ale musi unikać alarmowania układu odpornościowego lub usuwania przez śledzionę, która odfiltrowuje wadliwe krwinki. Rozwiązanie pozwalające uniknąć tych potencjalnych niebezpieczeństw zależy od zestawu około 60 genów zwanych var. Każdy gen Var koduje białko, które może przyczepiać się do powierzchni czerwonych krwinek.

Kiedy pasożyt włącza jeden z tych genów VAR, wystające białko pozwala krwinkom czerwonym przylgnąć do ściany naczyń krwionośnych i pozwala komórce – i zamieszkującym ją pasożytom – uniknąć przedostania się do śledziony. Jedynym problemem związanym z tą strategią jest to, że układ odpornościowy może wytworzyć przeciwciała, które rozpoznają lepkie białko w ciągu około tygodnia. Aby ominąć ten kontratak immunologiczny, pasożyt wyklucza ten gen var i wyraża inny gen ze swojej kolekcji, unikając w ten sposób wykrycia i przedłużenia infekcji.

„Paradygmat był taki, że pasożyt ma ścisły, wzajemnie wykluczający się mechanizm ekspresji, co oznacza, że ​​zawsze wyraża jeden i tylko jeden gen Var na raz” – powiedział dr German. Ale co się stanie, gdy pasożyt przejdzie przez cały zestaw? Reaktywacja wcześniej użytego wywołałaby szybką immunizację. Jednak przewlekła infekcja malarią może utrzymywać się przez dekadę lub dłużej.

Aby rozwiązać tę zagadkę, dr Florini i doktorant Joseph Visone wykorzystali technologie sekwencjonowania pojedynczych komórek, aby ocenić, w jaki sposób poszczególne pasożyty zarządzają ekspresją genu Var. Odkryli, że choć wiele z nich włącza tylko jeden gen var na raz, niektórzy włączają dwa lub trzy, podczas gdy inni nie wyrażają żadnego.

Zamknij, ukryj się

Pasożyty wykazujące ekspresję kilku genów VAR zostały prawdopodobnie przyłapane na przełączaniu się między jednym a drugim. „Następuje faza przejściowa, w której oba geny zostają włączone, i tak się składa, że ​​uchwycimy moment przełączenia” – wyjaśnił dr German.

Ale ukryte pasożyty wyłączające wszystkie swoje geny VAR były niespodzianką. „Ten «stan zerowy», w którym pasożyty wykazują niewielką ekspresję genu VAR lub nie wykazuje jej wcale, byłby niemożliwy do zidentyfikowania za pomocą testów populacyjnych” – stwierdziła dr Florini. „To podkreśla nowy aspekt tego, jak malaria wymyka się wykryciu przez nasz układ odpornościowy”.

Jednakże bez ekspresji genu Var pasożyty tracą również zdolność przylegania do ścian naczyń krwionośnych. Jak więc ominąć system filtrujący śledziony? „Podejrzewamy, że ukrywają się w szpiku kostnym lub w rozszerzalnej kieszeni niekrążących krwinek czerwonych skupionych pośrodku śledziony” – stwierdził dr German. „Jeśli krwinka czerwona może tam przebywać przez 24 godziny, jest to wystarczająco długo, aby pasożyt mógł dokończyć swój cykl życiowy”.

Doktor Deitsch planuje przeprowadzić badania terenowe w Afryce Zachodniej, aby zlokalizować te ukryte zbiorniki anatomiczne. Odkryli, że poznanie sposobu, w jaki pasożyty malarii wykorzystują ten nowo odkryty mechanizm wydalania, może dostarczyć nowych strategii leczenia problemu przewlekłych infekcji malarią.

Prace te były wspierane przez National Institutes of Health (AI 52390, AI 99327 i F31 Predoctoral Fellowship F31AI164897), szwajcarski NSF (Early Postdoc. Mobility Grant P2bep3_191777) i William Randolph Hearst Foundation F31AI164897).

Źródła: