研究揭示了寄生虫和宿主之间的耦合为新疗法提供了途径
疟疾寄生虫通过受感染的蚊子传播，一旦进入人体血液，就会同时破坏红细胞并迅速感染新的红细胞，从而开始新的循环。由固有时钟控制，这个周期以 24 小时的倍数出现，具体取决于物种。感染疟疾寄生虫的人每 24、48 或 72 小时表现出有节奏的发烧和发冷，具体取决于疟原虫的种类。
寄生虫的生物钟是否可能与其人类宿主的生物钟“同步”?
佛罗里达大西洋大学、杜克大学和武装部队医学科学研究所的一组研究人员进行的一项新研究发现了寄生虫与其宿主之间存在“偶联”机制的证据，这可能有一天会导致新的治疗方法每分钟夺去 5 岁以下儿童生命的疾病。
研究人员考虑了这样一种想法，即寄生虫将其发育和细胞分裂时间安排在宿主免疫系统最受抑制的特定时间可能是有利的。为了检验这种耦合理论，他们依靠相位对齐——两个时钟的时间和节奏——来确定寄生虫的 48 小时周期是否与其宿主的昼夜节律过程一致。
结果发表在国家科学院院刊上， 提供了直接证据表明寄生虫的内在发育周期与疟疾感染期间宿主的昼夜节律一致。这种排列表明了一种进化适应，有助于在血液阶段的寄生虫之间建立同步，以及一种逃避宿主防御或优化利用宿主生物钟控制的宿主资源的方法。
“在未来，协调疟疾寄生虫和宿主同步的分子信号的发现可能对新的抗疟疗法产生重要影响，以对抗一种对现有药物的耐药性越来越强的疾病，”Francis Motta 博士说。 .D.，第一作者，FAU查尔斯·E·施密特科学学院数学科学系助理教授。
在这项研究中，来自感染疟疾的人类的全血在体外(宿主体外)培养。研究人员同时测量了疟疾寄生虫和人类的基因表达，以观察哪些基因在 48 小时和 24 小时内以节律模式打开和关闭。通过观察超过 48 小时的基因振荡，他们能够比较人类和寄生虫的变化及其内部时钟，以确定它们是提前还是延迟。例如，如果人类的周期提前，研究人员会检查寄生虫的周期是否也提前，并且提前的量是否正确。他们对所有成对的人类参与者进行了这项研究，以衡量宿主昼夜节律周期变化与寄生虫周期变化之间的相关性。
基因转录本显示宿主昼夜节律周期的阶段和寄生虫周期在多个患者之间是相关的，支持周期是相位耦合的。这表明在人类感染的疟原虫寄生虫中控制寄生虫红细胞内周期的振荡器与宿主的昼夜节律有关。
Motta 说：“知道两个内在时钟正在对齐，这为我们提供了对这种疾病基本基础的机制描述，以及我们如何能够使用基因靶点进行治疗。” “在老鼠身上，已经证明寄生虫的发育周期与宿主的昼夜节律错位或中断会降低寄生虫的适应性或健康状况。如果我们能够破坏寄生虫的发育周期，使其与人类宿主的同步性降低，从而降低适应性，那么治疗疟疾可能会更容易。如果我们能够实现这一目标，这就是希望和最终回报。”
这项研究的一个关键组成部分是用于确定和比较高维和噪声数据中的相移的严格数学和统计方法。此外，从全血中提取昼夜节律信号非常复杂，因为基因在全血中的表达并不强烈。
“数学使我们能够减少对数据所做的假设数量。否则这项工作的结论可能是不可能的，因为我们正在处理数据和背景，特别是来自疟疾患者的全血，这还不是很清楚，”Motta 说。“我们让数据来讲述故事，而不必假设我们还没有知识，而数学确实使我们能够做到这一点。”
研究人员推测寄生虫的内在振荡器机制和宿主夫妇的昼夜节律的一种可能性是，宿主和病原体中的任何一方或两者都可以读取化学或生理信号，从而使它们能够相位对齐。
“必须有一些分子信号表明它们相互传递，”资深作者兼杜克大学生物学教授Steve Haase博士说。“我们不知道它们是什么，但如果我们能破坏它们，那么我们可能会有机会进行干预。”
版权声明：本文由用户上传，如有侵权请联系删除！