Атлас клеток малярии: жизненный цикл паразита картирован с беспрецедентной детализацией
Новая технология одноклеточного секвенирования позволила ученым из Института Сэнгера изучить малярийных паразитов с рекордно высоким разрешением. Исследуя гены в отдельных паразитах, ученые начали понимать генетические процессы, которые каждый паразит проходит в своем сложном жизненном цикле.
Результаты, опубликованные 27 марта в eLife, — первый шаг к созданию Атласа клеток малярии (Malaria Cell Atlas). Этот ресурс данных предоставит профили активности генов отдельных паразитов на протяжении всего их жизненного цикла. Атлас позволит исследователям выявлять уязвимые точки в цикле паразита для воздействия лекарствами.
- Почти половина населения мира находится в зоне риска малярии.
- Ежегодно заражается более 200 миллионов человек.
- В 2015 году болезнь унесла жизни почти полумиллиона человек.
Малярию вызывают паразиты Plasmodium, которые передаются человеку через укусы инфицированных комаров. Это крошечные одноклеточные организмы со сложным жизненным циклом, включающим множество стадий, что делает их изучение чрезвычайно трудным.
В новом исследовании ученые применили одноклеточное секвенирование к отдельным малярийным паразитам. Команда смогла выявить скрытые закономерности в том, как разные паразиты используют свои гены во время инфекции. Эти различия не видны при изучении большой популяции паразитов.
Атлас клеток малярии — это эталонная карта для понимания:
- Как паразиты проходят жизненный цикл.
- Каковы индивидуальные различия между паразитами на стадиях, наиболее уязвимых для лекарств и вакцин.
Карта, которая сначала будет создана для паразита грызунов (Plasmodium berghei), визуально представит все гены, включенные и выключенные в отдельных паразитах на протяжении полного цикла, включая стадию в комаре. В конечном итоге Атлас будет включать данные по клеткам тканей хозяина, которые паразит колонизирует (клетки кишечника комара и печени млекопитающего).
Ключевые результаты исследования:
- Проанализировано более 500 отдельных паразитов Plasmodium berghei и самого смертоносного паразита человека (Plasmodium falciparum) на стадии крови.
- У отдельных паразитов P. berghei обнаружена активность более 4500 генов в сумме по всем клеткам (свыше 90% генома).
- На уровне отдельных клеток исследователи обнаружили активность в среднем почти 2000 генов — рекорд для одноклеточного анализа малярийных паразитов.
- Развитие паразита в крови регулируется группами генов, которые включаются и выключаются синхронно.
Цитаты исследователей:
- Д-р Адам Рид: "У нас теперь есть изображение малярийных паразитов с самым высоким разрешением. Это прокладывает путь для изучения паразитов во время естественной инфекции у людей".
- Д-р Артур Тальман: "Зная, как жизненный цикл паразита контролируется определенными генами, у нас больше шансов нарушить его с помощью лекарств".
- Д-р Мара Лавничак: "Одноклеточная технология революционизирует то, как мы изучаем одноклеточные организмы. Мы можем начать по-настоящему понимать разнообразие между отдельными паразитами даже в рамках одной инфекции у человека".