Первый клеточный атлас важной стадии жизни Schistosoma mansoni, червя-паразита, который каждый год представляет опасность для сотен миллионов людей, был разработан исследователями из Wellcome Sanger Institute и их сотрудниками.
Исследование, опубликованное сегодня (18 декабря 2020 г.) в Nature Communications, выявило 13 различных типов клеток внутри червя в начале его превращения в опасного паразита, включая новые типы клеток в нервной и мышечной системах. Атлас представляет собой руководство по эксплуатации для лучшего понимания биологии S.mansoni, что позволит исследовать новые вакцины и методы лечения.
С. mansoni имеет сложный жизненный цикл, который начинается, когда личиночные формы паразита выходят из улиток в реки и озера. Затем эти личинки проникают в человека через кожу после контакта с зараженной водой. Оказавшись внутри тела, паразит начинает так называемую внутримлекопитающую стадию своего жизненного цикла, претерпевая серию переходов в развитии по мере взросления.
Взрослые черви живут в кровеносных сосудах человека и размножаются, выпуская яйца, которые выходят из организма в воду для продолжения жизненного цикла. Но часть яиц остается в организме, что приводит к заболеванию шистосомозом.
Шистосомоз - изнурительное хроническое заболевание, которое может привести к нетрудоспособности, повреждению органов и смерти. Ежегодно от него страдают сотни миллионов людей, в основном в странах Африки к югу от Сахары, и он включен в список Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) как одна из самых забытых тропических болезней. В настоящее время для лечения этого заболевания доступен только один препарат, но он не подходит для использования у очень маленьких детей, и есть опасения, что чрезмерная зависимость от одного лечения позволит паразитам развить устойчивость к препарату.
Исследователи искали способы найти новые мишени для лекарств, но до сих пор не было четкого понимания биологии паразита.
Это новое исследование было направлено на картирование всех клеток на первой внутримлекопитающей стадии паразита с использованием одноклеточной технологии, которая идентифицирует различные типы клеток, присутствующие в организме или ткани.
Паразиты на ранней стадии были разделены на отдельные клетки, которые были охарактеризованы учеными из Института Велкома Сэнгера с помощью секвенирования одноклеточной РНК. Затем данные были проанализированы для определения типов клеток в соответствии с генами, экспрессируемыми отдельными клетками, и тем, где в организме эти клетки были расположены.
Команда идентифицировала 13 различных типов клеток, включая ранее неизвестные типы клеток в нервной системе и паренхиматозной системе. Для генов, специфически экспрессируемых каждым типом клеток, были изготовлены отдельные флуоресцентные зонды. Затем ученые из Исследовательского института Моргриджа в США использовали эти зонды, чтобы подтвердить положение обнаруженных клеток внутри целых паразитов под микроскопом.
Доктор Кармен Диаз Сориа, первый автор исследования из Института Wellcome Sanger, сказала: «Хотя в последние годы в нашем понимании Schistosoma mansoni были достигнуты значительные успехи, нам еще предстоит определить цели, ведущие к Секвенирование РНК одиночных клеток обеспечивает совершенно новый уровень биологической детализации, включая ранее не идентифицированные типы клеток, что позволит нам лучше понять каждую клеточную популяцию паразита».
Чтобы определить новые мишени для лекарств, исследователи чаще всего ищут различия между патогеном и человеком-носителем. Однако с точки зрения эволюции S. mansoni гораздо ближе к нам, чем большинство крупных паразитов, например вызывающих малярию. Есть надежда, что эти результаты выявят области генетического кода паразита, которые достаточно отличаются от нашего собственного, чтобы стать жизнеспособными мишенями для лечения.
Доктор Джейхун Ли, первый автор исследования из Исследовательского института Моргридж, штат Висконсин, США, сказал: «Мы обнаружили гены в мышечной системе Schistosoma mansoni, которые могут быть специфическими для шистосом. эти паразиты, но не у людей, они являются одной из возможных целей лечения, выявленных в исследовании Мышца позволяет паразиту путешествовать по нашему телу, поэтому, если бы мы смогли помешать этой способности, мы могли бы остановить его жизненный цикл до размножения. происходит."
Авторы также проливают свет на паренхиматозную ткань S. mansoni, ткань-наполнитель, соединяющую все ткани паразита вместе. В предыдущих исследованиях было трудно выделить паренхиматозные клетки для анализа. Атлас клеток показал, что некоторые гены, которые важны для переваривания пищи паразитом, также связаны с паренхиматозной тканью. Нарушение того, как паразит питается, воздействуя на эти клетки, может стать еще одним направлением терапии.
Доктор Мэтт Берриман, старший автор статьи из Института Wellcome Sanger, сказал: «Шистосомоз является одним из самых серьезных забытых паразитарных заболеваний, и более глубокое понимание биологии паразита поможет выявить уязвимые места, которые могут мы надеемся, что этот клеточный атлас для первой внутримлекопитающей стадии Schistosoma mansoni предоставит исследователям ценные подсказки, которые помогут ускорить разработку новых методов лечения и устранить этого паразита из жизни сотен миллионов пострадавших человек каждый год."