Повреждение кишечника возникает из-за скрытого вторжения клеток Cryptosporidium

Кишечный паразит Cryptosporidium — жестокий нарушитель, скрывающийся внутри клеток, выстилающих кишечник, и вызывающий его повреждение.

Инфекции Cryptosporidium могут быть опасными для жизни, особенно у детей. Даже легкие инфекции несут риск длительного недоедания, ведущего к задержке роста и другим долгосрочным последствиям.

Cryptosporidium вторгается и размножается внутри эпителиальных клеток кишечника, вызывая тяжелую диарею. Это особенно опасно для детей в эндемичных регионах и людей с ослабленной иммунной системой. Несмотря на серьезное влияние на глобальное общественное здоровье, полностью эффективных методов лечения не существует.

В рамках исследования, опубликованного в журнале Cell, команда разработала способ картировать пути выживания паразита и перекрыть его важнейшие "линии жизни".

Генетический скрининг и ключевое открытие

В ходе годового эксперимента под руководством Бишары Марзук и Ок-Рюля Сонга был проведен геномный скрининг с использованием технологии CRISPR. Систематически отключались почти 20 000 генов, кодирующих белки, в человеческих клетках кишечника по одному, после чего клетки заражали Cryptosporidium.

Результаты показали, что группа генов, участвующих в производстве холестерина, значительно влияет на выживаемость паразита. Однако баланс зависел от молекулы сквалена — промежуточного продукта в цепочке синтеза холестерина.

• Удаление генов до стадии производства сквалена блокировало инфекцию.
• Удаление генов после этой стадии усиливало инфекцию.

Роль сквалена и уязвимость паразита

Команда обнаружила, что сквален играет защитную роль в кишечнике, регулируя уровень активных форм кислорода (АФК), которые являются маркером окислительного стресса. Высокий уровень сквалена связан с низким уровнем АФК, и наоборот.

Основной способ борьбы с окислительным стрессом у людей — молекула глутатиона. Исследование показало, что паразит Cryptosporidium использует глутатион, но не может производить его самостоятельно. Это делает его зависимым от глутатиона клетки кишечника и особенно уязвимым к окислительному стрессу.

"В какой-то момент своей эволюции Cryptosporidium утратил способность производить глутатион и вместо этого захватывает производство этой необходимой молекулы у хозяина. Мы показали, что это может быть его погибелью".

Забытый препарат находит цель

Обнаружив ключевой путь выживания, команда искала способ его заблокировать. Среди препаратов, нацеленных на производство холестерина, был найден ранее заброшенный препарат лапаквистат, который напрямую блокирует выработку сквалена.

При введении лапаквистата мышам, зараженным Cryptosporidium, инфекция уменьшалась, а дальнейшее повреждение кишечника прекращалось.

Уже существует большой массив данных о безопасности лапаквистата, что облегчает ускоренное проведение клинических испытаний. Исследователи уже сотрудничают с коллегами в Замбии, чтобы испытать этот забытый препарат.

Команда теперь обладает обширным набором данных о том, как почти каждый ген в клетках кишечника человека влияет на инфекции Cryptosporidium. Помимо производства холестерина, начинается изучение других свойств клетки-хозяина, влияющих на паразита, что открывает новые двери для исследований и закрывает двери для выживания паразита.