Учёные нашли новый способ обезвредить малярийного паразита
Исследователи из Стэнфордского университета и Калифорнийского университета в Сан-Франциско разработали новую методику «приручения» малярийного паразита, заставив его зависеть от внешнего источника жизненно важного химического вещества. По сути, учёные создали одомашненный штамм Plasmodium — одноклеточного паразита, вызывающего малярию, — который больше не вызывает это опасное заболевание.
Их открытие не только позволяет выращивать большие объёмы модифицированного паразита, но и показывает, что выживание паразита зависит от производства одного химического вещества — изопентенилпирофосфата (IPP). Эти достижения могут ускорить разработку лекарств и лечь в основу первой эффективной вакцины против малярии.
Исследование, опубликованное 30 августа в PLoS Biology, провели Эллен Йе (Стэнфорд) и Джозеф ДеРизи (UCSF, HHMI).
Ключевое открытие: учёные выявили, что IPP абсолютно необходим для жизнеспособности малярийного паразита на стадии заражения кровяных клеток. Обычно Plasmodium производит IPP в уникальной структуре — апикопласте. Однако на стадии инфекции крови паразит может жить без апикопласта, если продолжает получать IPP из внешнего источника.
Проблема малярии:
- Более 250 миллионов новых случаев в год, около 1 миллиона смертей (в основном дети до 5 лет).
- Эффективных вакцин нет.
- Штаммы Plasmodium быстро развивают устойчивость к лекарствам (например, к рекомендованному ВОЗ артемизинину).
Как паразит обманывает иммунитет: Plasmodium меняет форму в организме (печень → кровь), каждый раз представляя иммунной системе новые поверхностные признаки, что затрудняет выработку защиты.
Роль апикопласта: Хотя было известно, что паразит не может жить без апикопласта, его точная роль оставалась загадкой 15 лет. Йе и ДеРизи установили, что из многих продуктов апикопласта только производство IPP критически важно для выживания паразита в крови.
Эксперимент: Учёные обработали культуры паразита антибиотиками, которые заставляют Plasmodium терять апикопласт. Паразиты погибали, но если в среду добавляли IPP, то лишённые апикопласта паразиты могли процветать в культуре. Это доказало, что IPP — единственный продукт апикопласта, необходимый Plasmodium на стадии крови.
Перспективы для медицины:
Разработка лекарств: Млекопитающие (включая человека) производят IPP другим путём. Следовательно, можно искать препараты, которые блокируют его синтез в апикопласте, уничтожая паразита без вреда для клеток человека. «Теперь у нас есть способ целенаправленно искать лекарства, нацеленные на его функцию», — говорит Йе.
Создание вакцин: Апикопласт-дефицитный паразит, выращенный in vitro (антибиотики + IPP), может стать основой для живой аттенуированной вакцины.
- Он живой и идентичен вирулентной версии, поэтому тренирует иммунную систему.
- Без внешнего IPP в организме человека он способен только на один цикл размножения, после чего погибает.
- Метод быстрый, дешёвый и применим к любому циркулирующему штамму. Потеряв целый конвейер из семи ферментов для производства IPP, паразит не может мутировать обратно к жизнеспособности.
Осторожность: До клинического применения результатов ещё много лет, но, как отмечает Йе, «теперь мы ближе, чем были раньше».