Почему токсоплазма так непредсказуема?
Toxoplasma gondii — распространённый паразит, часто передающийся через кошек. Большинство инфицированных в Европе или Северной Америке не имеют симптомов, и лишь у немногих развивается энцефалит или глазной токсоплазмоз, способный привести к слепоте. Однако в Южной Америке токсоплазмоз связан с гораздо более тяжёлыми симптомами.
Джерун Сайдж, доцент биологии MIT, пытается выяснить, почему воздействие этого паразита так сильно различается. Toxoplasma gondii существует в десятках различных штаммов, каждый из которых производит слегка отличающиеся версии белков, необходимых для заражения клетки.
«В конечном счёте, на молекулярном уровне, мы хотим узнать: какие именно белки токсоплазмы влияют на вирулентность или модуляцию клетки хозяина и с какими белками хозяина они взаимодействуют?» — говорит Сайдж.
Его лаборатория охарактеризовала множество таких взаимодействий. Цель — лучшее понимание иммунного ответа на Toxoplasma gondii, которое поможет разработать новые препараты против этого паразита и, возможно, его близкого родственника — Plasmodium falciparum, вызывающего малярию.
Взаимодействие паразита и хозяина
Сайдж не планировал изучать токсоплазму. В Университете Вагенингена он изучал биопроцессную технологию. Однако в последние годы учёбы его больше заинтересовали сами организмы, а не реакторы. Семестр, посвящённый изучению вирусов, пробудил интерес к инфекционным заболеваниям. Другой семестр он изучал иммунную систему рыб и их реакцию на заражение трипаносомами.
Для постдокторских исследований Сайдж выбрал лабораторию Джона Бутройда в Стэнфордском университете, изучавшую Toxoplasma. Он планировал провести в США 2–3 года, но увлёкся проектом по генетике различий в вирулентности штаммов токсоплазмы и остался на пять лет.
Разнообразие штаммов
В 2007 году Сайдж присоединился к факультету MIT в качестве ассистент-профессора. Он начал изучать взаимодействия между паразитом Toxoplasma и его хозяевами. Хотя токсоплазма может инфицировать любое теплокровное животное, её эффекты различаются. Штаммы, обнаруженные в Южной Америке, как правило, гораздо опаснее для человека.
«Когда я основал свою лабораторию, мы сразу же постарались получить как можно больше штаммов, чтобы изучить, чем отличаются эти южноамериканские штаммы», — говорит Сайдж.
Все штаммы токсоплазмы производят определённые белки, которые играют различную роль в заражении: одни блокируют защиту клетки хозяина, другие провоцируют воспаление. Состав этих белков влияет на вирулентность каждого штамма для разных организмов-хозяев.
В исследовании 2013 года лаборатория Сайджа заразила иммунные клетки (макрофаги) 30 различными штаммами токсоплазмы и проанализировала их реакцию. Было обнаружено, что определённые штаммы вызывают очень сильное воспаление в клетках, активируя иммунный ответ типа 1 интерферона, который обычно наблюдается только при вирусной инфекции.
Его лаборатория недавно выявила механизм, благодаря которому крысы Льюиса полностью избегают заражения токсоплазмой — очень необычная способность. У этих крыс макрофаги погибают сразу после заражения, не позволяя болезни распространиться по организму.
Сайдж также исследует, как токсоплазма получает питательные вещества из клеток хозяина. Его команда недавно обнаружила белок, который формирует пору в мембране вакуоли, внутри которой токсоплазма изолирует себя в клетке хозяина. Более того, они выяснили, что паразит теряет вирулентность, если ему не хватает одного из белков, формирующих пору. Это открывает возможность разработки лекарств, нацеленных на этот белок. Подобные поры есть и у Plasmodium falciparum, поэтому такие препараты могут быть полезны и против малярии.
«Мы считаем, что это может быть действительно хорошей мишенью для лекарств. Это первый раз, когда мы работаем над чем-то, что будет иметь гораздо более широкую применимость», — говорит Сайдж.