Редкие случаи полового размножения смертельного паразита могут помочь учёным его нейтрализовать
Микробиолог Стивен Беверли, Ph.D., годами пытался заставить вызывающего болезнь паразита Leishmania размножаться половым путём. В новом выпуске журнала Science он и его коллеги из Национальных институтов здоровья (NIH) сообщают, что, возможно, нашли ответ: если поместить достаточно Leishmania в кишечник насекомого-переносчика — москита, паразит начнёт половое размножение.
Некоторые штаммы этого паразита смертельно опасны и ежегодно убивают сотни тысяч людей в развивающихся странах. Потомство от таких скрещиваний может содержать генетический ключ к нейтрализации паразита. Это достижение может стать важным шагом к идентификации генов, определяющих самые смертоносные характеристики паразита. Это, в свою очередь, может позволить разработать новые методы лечения этих инфекций.
«Идея состоит в том, чтобы попытаться скрестить мягкие штаммы с более вредоносными и посмотреть на потомство, чтобы определить, у кого сохранилась способность вызывать тяжёлую инфекцию», — говорит Беверли. — «Отслеживая, какие части генетического материала смертоносного родителя последовательно передаются смертоносным потомкам, мы сможем идентифицировать сегменты генома, контролирующие способность паразита вызывать тяжёлую инфекцию».
Со-старшим автором отчёта с Беверли является Дэвид Сакс, Ph.D., исследователь NIH, специализирующийся на москитах и иммунологии паразитов. Инфекция, вызываемая паразитом Leishmania, или лейшманиоз, в основном передаётся через укусы москитов и является серьёзной проблемой общественного здравоохранения в Азии, Африке, на Ближнем Востоке и в других частях развивающегося мира. Симптомы включают большие кожные поражения, лихорадку, увеличение селезёнки и печени, а в более тяжёлых формах болезни — обезображивание.
Самая тяжёлая форма лейшманиоза, состояние, иногда называемое чёрной лихорадкой, смертельна, если её не лечить, и, по оценкам, убивает больше людей, чем любой другой паразит, кроме Plasmodium falciparum — паразита малярии.
Как и многие микроорганизмы, Leishmania может размножаться либо клонированием, либо путём создания потомства, содержащего генетический материал от более чем одного родителя — микробный эквивалент полового размножения. Пока исследователи могут обнаружить половое размножение у Leishmania только по его конечному продукту: потомку с необычной смесью генов.
После более чем 20 лет попыток заставить Leishmania размножаться половым путём в чашках Петри, никогда не будучи уверенными, что паразит вообще когда-либо делает это, Беверли и Сакс недавно обнаружили, что ключом было помещение достаточного количества паразитов в москита. Наталия Акопянц, Ph.D., обнаружила новых гибридных паразитов с помощью генетического анализа.
«Наша теория, которая ещё не доказана, заключается в том, что это игра в числа», — говорит Беверли. — «Каждый раз, когда мы помещали достаточное количество паразитов в москита, мы наблюдали половое скрещивание. Если мы не добивались хорошего уровня заражения, мы не видели никаких признаков полового размножения».
Внутри москита не происходит микробная вакханалия: почти все паразиты размножаются клонированием, а не половым путём. Механизм полового размножения у Leishmania до сих пор не ясен. Например, неизвестно, производят ли они какой-либо тип микробных гамет, которые, подобно яйцеклетке и сперматозоиду высших организмов, содержат половину нормального набора генов от каждого родителя и объединяются, образуя генетически целый организм.
Беверли надеется разработать технику, позволяющую подсвечивать Leishmania во время полового размножения, чтобы исследователи могли лучше понять, что происходит во время этого процесса, и быстрее определить факторы в кишечнике москита, которые его стимулируют.
«Если мы сможем найти способ заставить паразитов, застигнутых in flagrante delicto, светиться, это может дать нам некоторые подсказки о том, какие "песни" нам нужно им "спеть", чтобы заставить их спариваться в чашке Петри», — говорит он.
Беверли отмечает, что новое исследование было бы невозможно без опыта лаборатории Сакса в работе с москитами, но он хотел бы найти способ исключить москита из будущих генетических экспериментов и заставить Leishmania размножаться в культуре.
«В природе происходят важные взаимодействия между москитом и паразитом, которые нам необходимо понять, и возможности лабораторий Сакса как мирового лидера в этой области будут для этого необходимы», — отмечает он. — «Но для цели поиска генов, которые делают Leishmania опасной, мы бы с таким же успехом могли исключить время и расходы на разведение внутри москита».
Источник: Washington University School of Medicine