Генетический анализ опровергает угрозу гибридных паразитических червей

Паразитические черви, заражающие людей, не скрещиваются с теми, что заражают крупный рогатый скот, как считалось ранее. Это хорошая новость для контроля над шистосомозом — заболеванием, вызываемым этими червями, которым страдают более 200 миллионов человек в мире.

Более десяти лет данные свидетельствовали, что виды червей Schistosoma haematobium (заражает людей) и Schistosoma bovis (заражает скот) часто обмениваются генами — процесс, называемый гибридизацией. Это вызывало обеспокоенность, так как значительно расширяло потенциал заражения.

Однако детальный генетический анализ, проведённый в Исследовательском институте биомедицины Техаса (Texas Biomed), показывает, что в данном случае патоген животных вряд ли перейдёт на людей.

«Было опубликовано 100 и более статей, говорящих о неконтролируемой гибридизации между этими разными видами, — сказал профессор Тим Андерсон, Ph.D. — Это один из редких случаев в моей карьере, когда член моей лаборатории написал статью, полностью изменившую направление целой области».

Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.

Давным-давно

Исследование показывает, что человеческий паразит Schistosoma haematobium действительно имеет некоторые гены паразита крупного рогатого скота — но это скрещивание произошло сотни поколений назад. Оно не является ни новым, ни частым.

«Это похоже на то, как у людей есть низкий уровень неандертальской ДНК от скрещивания, произошедшего десятки тысяч лет назад, — пояснил сотрудник-учёный Рой Нил Платт II, Ph.D. — Гены паразита скота, оставшиеся в человеческих паразитах, вероятно, дают шистосомам некоторые адаптивные преимущества, но мы пока не знаем, какие именно».

Континентальный раздел

Кроме того, исследователи обнаружили неожиданное разделение: образцы человеческого паразита из Северной Африки содержат гены паразита скота, а образцы из Южной Африки — нет.

«Если провести линию по экватору, виден чёткий раздел», — отметил доктор Платт.

Неясно, почему в Африке существуют две различные популяции человеческого паразита, которые не смешиваются. Возможно, это связано с различиями в улитках, обитающих в Северной и Южной Африке. У шистосом сложный жизненный цикл, включающий частичное развитие в улитках, прежде чем они попадают в пресную воду, где проникают через кожу человека и созревают в плоских червей в кровеносных сосудах. Понимание различий между видами улиток-хозяев может помочь найти новые способы контроля паразитов.

Забытая тропическая болезнь

Шистосомоз — забытая тропическая болезнь, распространённая в тропических и субтропических регионах мира. Люди заражаются во время обычных действий — стирки, купания, рыбалки — в пресных водоёмах, заражённых личинками паразита.

В организме человека паразиты созревают в червей, откладывающих яйца, что вызывает боль и кровотечение. У детей это может привести к анемии, проблемам с обучением и задержке роста. Хроническая инфекция может вызвать кровавую мочу, почечную недостаточность, рак мочевого пузыря и смерть. Препарат празиквантел эффективен, хотя до 30% людей остаются инфицированными после лечения.

«Мы надеемся, что это исследование поможет определить, как наиболее эффективно направлять ограниченные медицинские и образовательные ресурсы в работе по искоренению этой широко распространённой болезни», — сказал доктор Андерсон.

Глобальное сотрудничество

Команда смогла сделать эти выводы, секвенировав полные геномы (а не один или два гена) 160 образцов паразитов из 18 стран Африки. Они оценили более 34 миллионов однонуклеотидных вариаций, чтобы определить генетические связи между видами. Проект потребовал десятилетий машинного времени, выполненного за недели в Высокопроизводительном вычислительном центре Texas Biomed.

Перед запуском первого секвенирования потребовались масштабные усилия по сбору образцов паразитов от людей и коров по всей Африке. В рамках работы Эджи Энабулеле, Ph.D, бывший постдокторант Texas Biomed, отправился собирать образцы от людей и скота в Нигерии. Другие образцы предоставили музеи, включая Лондонский музей естественной истории, — это крошечные пятнышки высушенных личинок на кусочках бумаги. Другие члены лаборатории доктора Андерсона провели обширную работу по подготовке образцов и извлечению достаточного количества ДНК для секвенирования.

«Мне легко сидеть за компьютером, запускать анализы и показывать красивые графики, но для этого потребовалась огромная работа в поле и в лаборатории, — подчеркнул доктор Платт. — Это исследование было бы невозможно без глобального сотрудничества».