來(lái)自加州大學(xué)洛杉磯分校和伯爾尼大學(xué)的生命科學(xué)家已經(jīng)確定了非洲昏睡病傳播中的一個(gè)關(guān)鍵基因 - 這是一種由感染采采蠅叮咬傳播的嚴(yán)重疾病，這種情況在撒哈拉以南非洲很常見(jiàn)。

如果不加以治療，這種疾病是致命的，因?yàn)樨?fù)責(zé)的寄生蟲(chóng)從血液流動(dòng)到中樞神經(jīng)系統(tǒng)。36個(gè)非洲國(guó)家的數(shù)萬(wàn)人面臨風(fēng)險(xiǎn)。沒(méi)有疫苗，并且包括砷衍生物的常規(guī)藥物治療是過(guò)時(shí)的，不是非常有效并且具有嚴(yán)重的副作用。

該研究發(fā)表在Nature Communications雜志上，可能會(huì)導(dǎo)致治療這種疾病的新方法。它還為科學(xué)家們提供了關(guān)于寄生蟲(chóng)如何在蒼蠅中移動(dòng)的第一個(gè)詳細(xì)的理解以及基因使它能夠這樣做的基因。

導(dǎo)致人類非洲昏睡病的微小單細(xì)胞寄生蟲(chóng)和其他哺乳動(dòng)物的衰弱性疾病稱為布氏錐蟲(chóng)(Trypanosoma brucei)或布氏錐蟲(chóng)(T.brucei)。為了變得具有傳染性，寄生蟲(chóng)必須穿過(guò)蒼蠅的組織，從中腸到唾液腺 - 然后通過(guò)咬一口進(jìn)入人或其他動(dòng)物。

在這項(xiàng)研究中，加州大學(xué)洛杉磯分校分子生物學(xué)研究生Stephanie DeMarco和瑞士伯爾尼大學(xué)研究生Sebastian Shaw使用了兩套T. brucei寄生蟲(chóng)。在一組中，他們?cè)诩纳x(chóng)的一種基因中進(jìn)行了突變，稱為磷酸二酯酶B1或PDEB1。

然后，他們感染了2000只采采蠅，每只有大約20,000只寄生蟲(chóng) - 一半的蒼蠅接受含有正常布氏錐蟲(chóng)寄生蟲(chóng)的血液，另一半用變異的版本接受血液。

當(dāng)采采蠅飲用受感染的血液時(shí)，來(lái)自血液的寄生蟲(chóng)通常會(huì)進(jìn)入中腸，然后進(jìn)入靠近頭部的組織，稱為腺胃，然后進(jìn)入唾液腺。

但是研究人員發(fā)現(xiàn)兩組蒼蠅之間的腺體有明顯差異。在接受正常寄生蟲(chóng)的果蠅中，在腸道中寄生蟲(chóng)的果蠅中也有寄生蟲(chóng);但是在接種突變T.brucei的1000只蒼蠅中，只有一只在腸道中有寄生蟲(chóng)的果蠅也有一種寄生蟲(chóng)。

“正常的寄生蟲(chóng)能夠很好地到達(dá)腺胃，但對(duì)于突變體，我們看到只有一只孤獨(dú)的寄生蟲(chóng)在游泳，”DeMarco說(shuō)。“這告訴我們磷酸二酯酶B1對(duì)于寄生蟲(chóng)從中腸移動(dòng)到腺胃非常重要。”

Shaw說(shuō)，“當(dāng)我們看到突變體和正常寄生蟲(chóng)之間的巨大差異時(shí)，起初我們無(wú)法相信它。”

加州大學(xué)洛杉磯分校微生物學(xué)，免疫學(xué)和分子遺傳學(xué)教授肯特希爾以及該研究的資深作者之一表示，研究結(jié)果還表明，必須有一道屏障阻止突變體從中腸到達(dá)胃腸。

為了從中腸到腺胃，寄生蟲(chóng)必須穿過(guò)圍食基質(zhì)，這是一種由保護(hù)中腸的腺胃產(chǎn)生的片狀結(jié)構(gòu)。為了了解屏障的位置，科學(xué)家們制造了熒光寄生蟲(chóng)，并為蒼蠅喂食了一種熒光染料，這種熒光染料可以蠅染不同的組織，使研究人員能夠追蹤寄生蟲(chóng)。

“我們發(fā)現(xiàn)正常的寄生蟲(chóng)可以很好地通過(guò)圍食基質(zhì)，但突變體大部分都粘在它的一側(cè)，”DeMarco說(shuō)。

這一發(fā)現(xiàn)表明，圍食性基質(zhì)是科學(xué)家們尋找的障礙。

該研究首次確定了能使寄生蟲(chóng)感知它們所在位置的基因，并使它們能夠在飛行組織中存活下來(lái);直到現(xiàn)在還沒(méi)有很好地理解這些機(jī)制。

伯爾尼大學(xué)教授，共同資深作者伊莎貝爾羅迪蒂說(shuō)：“我們認(rèn)為寄生蟲(chóng)感知寄生蟲(chóng)的位置可能與采采蠅和哺乳動(dòng)物(包括人類)相似，因?yàn)樗鼈兘?jīng)過(guò)障礙和組織。”“如果是這樣，可能會(huì)有一種新藥可能會(huì)破壞他們這樣做的能力。”

研究人員還發(fā)現(xiàn)了非洲昏睡病的另一條線索：在PDEB1突變的寄生蟲(chóng)中，環(huán)AMP分子的數(shù)量急劇增加，這些信號(hào)分子在疾病中起重要作用。

DeMarco說(shuō)，正常的寄生蟲(chóng)是社會(huì)性的并協(xié)調(diào)它們的行為。但研究表明，如果沒(méi)有PDEB1，寄生蟲(chóng)細(xì)胞中的環(huán)AMP就會(huì)過(guò)多，無(wú)法相互通訊。

“當(dāng)塞巴斯蒂安和斯蒂芬妮擺脫P(yáng)DEB1時(shí)，寄生蟲(chóng)充滿了環(huán)AMP，”希爾說(shuō)。“然后，當(dāng)信號(hào)告訴寄生蟲(chóng)時(shí)，'你在肚子里，你需要移動(dòng)'，他們聽(tīng)不到聲音。這就是我們認(rèn)為突變寄生蟲(chóng)的問(wèn)題。”

希爾說(shuō)，加州大學(xué)洛杉磯分校 - 伯爾尼研究的新見(jiàn)解也適用于其他引起疾病的寄生蟲(chóng)。例如，布氏錐蟲(chóng)寄生蟲(chóng)與在美國(guó)和其他地方發(fā)現(xiàn)的引起恰加斯病的寄生蟲(chóng)有關(guān)，其中寄生蟲(chóng)侵入心臟組織，導(dǎo)致炎癥和心臟組織增大，并且在某些情況下導(dǎo)致心力衰竭。