Компьютерные модели против малярии
Плазмодий, один из самых смертоносных патогенов в мире, неумолимо распространяется от хозяина к хозяину. Компьютерная модель, созданная учёными из KAUST, может выявить неизвестные слабости паразита и помочь найти новые варианты лечения малярии.
Для размножения и завершения жизненного цикла паразиту Plasmodium нужны и комар, и позвоночный хозяин. Через укусы насекомых Plasmodium быстро размножается и передаётся от комаров к людям, вызывая малярию, от которой ежегодно умирает почти полмиллиона человек.
В процессе заражения эритроцитов, передачи между хозяевами и размножения одноклеточный паразит принимает разные формы. Ключевое ограничение современных препаратов от малярии в том, что они действуют только на форму Plasmodium, которая вызывает симптомы болезни. Однако лечение, нацеленное на передающуюся форму патогена, может пресечь болезнь в зародыше.
В поисках потенциальных мишеней для лекарств от малярии аспирантка KAUST Аляа Абдель-Халим и её коллеги исследовали генетический план Plasmodium. Они сосредоточились на генах, вовлечённых в метаболизм — химические реакции, которые позволяют паразиту расти, размножаться и реагировать на окружающую среду.
Целью этого исследования было создать модель, которая каталогизирует метаболические различия между видами и стадиями жизненного цикла, чтобы исследовать новые стратегии и мишени для лечения, — объясняет Абдель-Халим.
Учёные создали компьютерные модели, объединившие генетический план Plasmodium с данными о том, как включаются и выключаются метаболические гены у пяти разных видов и на пяти разных стадиях жизненного цикла. Затем они удаляли гены в своих моделях и запускали симуляции, чтобы проверить, какие гены критически важны для выживания паразита.
Уже обнаружено несколько потенциальных мишеней. Например, симуляции показали, что в форме, вызывающей симптомы, витамин B пантотенат является необходимым для репликации вида Plasmodium falciparum, в то время как этот же фактор не критичен для роста видов малярии, поражающих грызунов.
Потенциальная стратегия — вакцинация для блокировки этого важного пути роста паразита, чтобы ограничить его выживание и распространение, — говорит Абдель-Халим.
Абдель-Халим и её научные руководители Такаси Годзёбори и Синь Гао, при вычислительной поддержке Кацухико Минэта, надеются, что их модель симуляции Plasmodium поможет обнаружить ещё больше перспективных направлений для лекарств. Они подчёркивают, что модели можно использовать для переноса результатов между экспериментальными моделями и видами, поражающими человека.
Команда продолжит добавлять в модель новую генетическую информацию о Plasmodium по мере её появления. Самый важный шаг — поддерживать модель в актуальном состоянии для будущего использования, — говорит Годзёбори.