Новое понимание биологии паразита может помочь остановить передачу малярии

Малярийные паразиты размножаются бесполым путем в кровотоке человека, вызывая хроническую инфекцию и все осложнения, связанные с этим разрушительным заболеванием. Во время каждого цикла размножения небольшая часть паразитов развивается в неделящиеся гаметоциты. Гаметоциты заразны для комаров и, следовательно, являются катализатором передачи малярии другим людям. Понимание того, как паразиты контролируют переключение на производство гаметоцитов, имеет ключевое значение для разработки терапевтических вмешательств, которые могли бы блокировать передачу малярии.

Как паразиты переключают режим

Будет ли паразит продолжать размножаться или превратится в гаметоцит, контролируется молекулярным переключателем. Недавняя публикация в Cell показала, что этот переключатель реагирует на липидную молекулу, присутствующую в человеческой крови: лизофосфатидилхолин (LPC). При высоких концентрациях LPC паразиты размножаются, потребляя LPC для построения новых мембран. Когда концентрация LPC падает, как это происходит во время острых инфекций, паразиты превращаются в гаметоциты, чтобы обеспечить свою передачу следующему человеческому хозяину.

Исследователи из Швейцарского института тропиков и общественного здравоохранения (Swiss TPH) идентифицировали белок паразита (GDV1), который играет решающую роль в активации переключателя конверсии в гаметоцит. «GDV1, по сути, запускает процесс, который перепрограммирует экспрессию генов в паразите таким образом, что происходит развитие гаметоцита», — сказал Тилль Фосс, автор-корреспондент исследования и руководитель подразделения регуляции генов малярии в Swiss TPH.

Исследование в Science далее показывает, что GDV1 производится только в паразитах, которым суждено развиться в гаметоциты. В размножающихся паразитах ингибирующая молекула предотвращает экспрессию GDV1. «Мы были поражены, наблюдая, что после направленного разрушения этой ингибирующей молекулы с помощью технологии CRISPR-Cas9 все паразиты экспрессировали белок GDV1», — сказал Майкл Филарски, первый автор исследования и ученый из Swiss TPH. Еще одно важное открытие этого исследования заключается в том, что производство GDV1 также ингибируется LPC. «Это захватывающе. Мы нашли молекулярный путь, который передает сигнал из окружающей среды внутрь паразита для активации развития гаметоцита», — заключает Фосс.

«Фундаментальные знания и новый инструмент для будущих исследований»

Для достижения заявленной цели по элиминации и искоренению малярии срочно необходимы лекарства и вакцины, нацеленные на гаметоциты. «Хотя наше исследование не предлагает немедленных решений для новых методов терапии, оно проливает новый свет на механизмы, ответственные за производство гаметоцитов», — сказал Тилль Фосс. «Если мы сможем заблокировать этот механизм или полностью устранить гаметоциты, мы, возможно, станем на важный шаг ближе к прерыванию передачи малярии».

Новые знания также позволяют ученым Swiss TPH производить большое количество гаметоцитов в лаборатории. «Исследования гаметоцитов затруднены тем, что обычно они возникают в очень небольших количествах», — сказал Майкл Филарски. «Теперь мы можем создавать генетически модифицированных паразитов, которые производят огромное количество гаметоцитов. Мы прогнозируем, что эти паразиты будут полезны не только для будущих фундаментальных исследований, но и для прикладных исследований в этой области».

Результаты исследования будут опубликованы 16 марта 2018 года в журнале Science.