Черви, не нуждающиеся в воздухе: Новая надежда в борьбе с устойчивыми паразитами
Более миллиарда человек, включая 880 миллионов детей, заражены кишечными нематодами (круглыми червями), такими как аскариды, анкилостомы и цепни, по данным ВОЗ. Эти инфекции особенно распространены в развивающемся мире из-за нехватки чистой воды и санитарии. Без лечения они могут нанести долговременный вред здоровью и даже привести к летальному исходу.
Исследователи из Университета Торонто случайно обнаружили новый способ уничтожения этих паразитов, не вредя хозяину-человеку. Работу возглавили три аспиранта: Саманта Дель Боррельо, Марго Лаутенс и Кэтлин Долан, в сотрудничестве с профессором Эми Коди. Результаты опубликованы в журнале eLife.
Изначально команда профессора Энди Фрейзера тестировала новый метод изучения влияния лекарств на движение непаразитической нематоды Caenorhabditis elegans — модельного организма. Однако случайная находка заставила их использовать этого лабораторного червя в качестве модели для паразитов.
Первый испытанный препарат — цианид — парализовал червей, блокируя дыхание. Но, к удивлению учёных, черви не погибли и возобновили движение через 24 часа после удаления цианида. Оказалось, что цианид заставил червей переключиться на необычную форму метаболизма, производящую энергию без кислорода.
Такой анаэробный метаболизм известен у паразитических червей, позволяя им выживать в бескислородной среде кишечника. Вместо кислорода эти паразиты используют для производства энергии молекулу родохинона (RQ). Ключевой момент: люди не производят RQ. Это делает его идеальной мишенью для лекарств, которые будут избирательно убивать паразитов, не затрагивая хозяина.
Используя C. elegans как модель, команда применила генетические и молекулярные инструменты, чтобы выяснить, как синтезируется RQ — вопрос, остававшийся открытым с момента открытия молекулы 50 лет назад. Поскольку RQ не продаётся, его пришлось экстрагировать из устриц (которые также производят RQ) для калибровки масс-спектрометра.
В ходе скрининга около 80 мутантных линий червей была найдена одна, неспособная производить RQ и выживать в цианиде. Ответственный ген, названный kynu-1, кодирует фермент, осуществляющий ранний этап синтеза RQ. Это открытие опровергло общепринятые представления о биосинтезе RQ и указало на чёткие пути его блокировки лекарствами.
Сейчас Дель Боррельо тестирует тысячи соединений, чтобы найти кандидаты, убивающие C. elegans, когда он использует RQ, для разработки новых препаратов против паразитов. Уже есть несколько перспективных кандидатов, которые будут протестированы на животных (мышах, овцах) перед клиническими испытаниями. Даже препарат для скота мог бы помочь сельскому хозяйству, предотвратив миллиардные убытки от снижения продуктивности из-за нематодных инфекций.