Расшифрован геном паразита, вызывающего малярию Plasmodium vivax

Учёные из Университета Кейс Вестерн Резерв и Кливлендской клиники обнаружили, что паразит, вызывающий наиболее распространённую форму малярии, имеет одинаковые генетические вариации — даже когда организмы разделены континентами.

Это открытие вызывает опасения, что мутации, приводящие к устойчивости к существующим лекарствам, могут распространиться по всему миру, что ещё больше затруднит глобальные усилия по борьбе с малярией.

Исследователи впервые секвенировали геном паразита Plasmodium vivax, взятый у пациентов, с покрытием, достаточным для проверки вариаций последовательности ДНК по всему геному. Геном содержит всю наследственную информацию организма.

Секвенирование имеет решающее значение для понимания этого трудноизучаемого паразита, который ежегодно вызывает до 250 миллионов случаев малярии и наносит экономический ущерб, в основном бедным слоям населения, который, по некоторым оценкам, превышает 1,4 миллиарда долларов.

Учёные с удивлением обнаружили незначительные генетические различия в образцах, взятых у людей на Мадагаскаре, в Камбодже и Южной Америке.

Как паразиты, передаваемые комарами, могут иметь общие вариации генома на трёх континентах?

«Жизненный цикл паразита позволяет P. vivax быть микробным путешественником по миру», — объясняет Питер Циммерман, профессор международного здравоохранения, генетики и биологии.

В регионах, где эндемична малярия Plasmodium vivax, часть инфекционной формы может оставаться в печени человека в спящем состоянии месяцы или год, а затем снова попадать в кровь, когда человек находится в другом месте. Местные комары кусают его, заражаются и начинают распространять паразита и его геном на большие расстояния от места первоначального заражения.

Эта способность к глобальному распространению вызывает опасения у исследователей. Не существует вакцины, и есть только один препарат, убивающий паразита в печени.

«Если возникнет лекарственная устойчивость, как долго она будет распространяться по миру при современных возможностях путешествий? Эти данные позволяют предположить, что это может быстро стать большой проблемой», — говорит Циммерман.

Изучение Plasmodium vivax было сложной задачей, потому что паразит погибает вне хозяина. Улучшение методов секвенирования и снижение их стоимости позволили попытаться секвенировать геном паразита.

«Наша работа предоставляет первый отчёт о вариациях генома этого малярийного паразита и предоставляет исследовательскому сообществу более 80 000 генетических маркеров, которые теперь можно использовать для картирования признаков или мониторинга популяций», — говорит Дэвид Серре. «Это критический шаг для понимания биологии этого паразита, который нельзя изучать в лаборатории, но который ежегодно поражает миллионы людей».

Серре и его коллеги секвенировали геномы паразитов в образцах крови двух пациентов с малярией P. vivax на Мадагаскаре и трёх в Камбодже, а также из образца от обезьяны, заражённой штаммом паразита человека из Южной Америки. Результаты показали, что шесть образцов в значительной степени разделяют альтернативные формы одного и того же гена — аллели.

Секвенирование штаммов паразита непосредственно от людей — большой шаг вперёд. Большинство исследователей изучали человеческие штаммы P. vivax, размноженные через обезьян. Этот метод не так надёжен, как использование человеческих образцов, поскольку он вносит изменчивость, и ограничен лишь примерно дюжиной штаммов, адаптированных к обезьянам. У людей было обнаружено гораздо больше штаммов.

Выявленные 80 000 генетических маркеров теперь можно использовать для поиска связей с лекарственно-устойчивой малярией, растущей проблемой в Юго-Восточной Азии, и для изучения возможных новых методов лечения малярии P. vivax.

Исследователи будут использовать данные для изучения генетической эволюции, чтобы выяснить, откуда произошёл паразит, как он распространяется и как различные штаммы распределены географически.

Команда также будет изучать развивающиеся механизмы заражения P. vivax. Например, в классическом примере естественного отбора африканцы не болеют малярией P. vivax, но болезнь широко распространена на соседнем Мадагаскаре. Серре и Циммерман полагают, что специфические мутации в малагасийских штаммах P. vivax делают паразита способным заражать людей, которые ранее считались устойчивыми.

«Эти исследования помогут углубить понимание биологии P. vivax и того, как паразиту успешно удаётся противостоять усилиям по ликвидации малярии во всём мире», — говорит Серре.