Группа микроорганизмов, известных как кинетопластиды, включает паразитов, вызывающих разрушительные заболевания, такие как африканская сонная болезнь, болезнь Шагаса и лейшманиоз. Они разделяют способность прикрепляться к внутренностям своих хозяев-насекомых, используя специальную белковую структуру. Но что, если бы ученые могли предотвратить прилипание паразита? Будут ли паразиты проходить через переносчиков, не передавая их человеку?
Эта идея лежит в основе нового исследования под руководством Майкла Повелонеса из Школы ветеринарной медицины Пенна и Меган Л. Повелонес из Пенн Стейт Брендивайн. Используя не вызывающий болезней кинетопластидный вид под названием Crithidia fasciculata, этот дуэт мужа и жены и их исследовательская группа определили ряд генов, участвующих в прилипании комара-хозяина.
«Паразит должен держаться, чтобы он не прошел насквозь», - говорит Майкл Повелонес, доцент патобиологии в Penn Vet. «Он должен оставаться в кишечнике, чтобы размножаться и в конечном итоге передаваться. Эти механизмы приверженности, по-видимому, [общие] для всех кинетопластидных видов, поэтому есть надежда, что наше понимание Crithidia расскажет нам кое-что о приверженности в медицине». соответствующие виды."
Ученые уже давно обращались к Crithidia fasciculata как к биохимической модели, чтобы понять особенности паразитарных заболеваний, поскольку ее легко выращивать в лаборатории. Меган Повелонес, специализирующаяся на африканском трипаносомозе, была знакома с ним по докторской диссертации в Университете Джона Хопкинса, и эта тема поднималась в разговорах с супругом.
«Иногда мы говорим о делах дома», - говорит Майкл Повелонес, чье собственное исследование было сосредоточено на способах использования силы собственной иммунной защиты комаров, чтобы предотвратить передачу ими болезней. «Меня заинтриговал тот факт, что Crithidia заражает комаров, но не является патогеном для людей или животных, что мало что известно о ее жизненном цикле, и что были проведены некоторые исследования под электронным микроскопом, которые показывают, что паразит на самом деле прикрепляется к комару. кишечник с очень специфическим типом структуры, которую люди описывали как полудесмосому. Я чувствовал, что там есть какая-то захватывающая клеточная биология для изучения».
Вместе они решили выяснить, что происходит, чтобы паразит мог «держаться» внутри комара, черта, которая, как полагают, имеет решающее значение для передачи болезни.
В лаборатории исследователи смогли воспроизвести то, что ранее обнаружили другие ученые: паразиты Crithidia существуют как в плавающей форме, с хвостовидным придатком, называемым жгутиком, так и в прикрепляющейся форме, которая даже прилипает на поверхность пластиковой посуды, в которой они выращивались в лаборатории. Плавающая форма была предпочтительнее, когда чашки для культивирования помещали на шейкер, в то время как прикрепляющаяся форма, которая разделялась, образуя розетки, с большей вероятностью развивалась, когда чашки оставались неподвижными. Интересно, что они заметили, что прилипшие паразиты в розетках иногда давали начало плавающим версиям.
Чтобы сосредоточиться на прилипших паразитах, исследователи ждали появления розеток, а затем смывали плавающего паразита. Затем они могли бы сосредоточиться на изучении генетики двух типов.
«Один вопрос, который у нас возник, был очень простым, - говорит Майкл Повелонес, - а именно: «Каковы транскрипционные различия между плавающими клетками и теми, которым разрешено расти в виде розеток».
Примечательно, что для двух форм одного и того же вида, растущих в одной среде, исследователи обнаружили значительные различия в экспрессии генов между ними.
«Процесс склеивания трансформировал их транскриптом по-настоящему драматичным образом», - говорит Майкл Повелонес.
Когда исследователи заразили Crithidia лабораторных штаммов комаров, они обнаружили, что паразиты, прикрепившиеся к комарам, в основном в области их задней кишки, напоминали прилипшие формы, которые они культивировали в лаборатории, что дало им уверенность в том, что изучение их лабораторных штаммов может дать важную информацию о том, что происходит с насекомыми-хозяевами паразитов.
Среди генов с усиленной экспрессией была группа, известная как GP63, которые участвуют в адгезии к иммунным клеткам паразита Leishmania.
Команда надеется провести дальнейшие исследования адгезии, используя Crithidia в качестве инструмента, уделяя особое внимание генам, участвующим в этом процессе, которые, как известно, являются общими для всех кинетопластидных видов и которые, возможно, однажды могут послужить мишенью для блокирования. передача трансмиссивных болезней.