弓形蟲是一種陰險(xiǎn)的小寄生蟲，感染了地球上三分之一的人。工程師和科學(xué)家之間的獨(dú)特合作關(guān)系產(chǎn)生的數(shù)據(jù)挑戰(zhàn)了有關(guān)該寄生蟲行為的普遍智慧，并揭示了潛在的治療目標(biāo)。

剛地弓形蟲以兩種不同的方式感染人類，但是一種特殊的途徑-被感染的貓暴露于糞便-俗稱“貓砂病”。另一種通常是通過(guò)食用生的或未煮熟的肉而獲得的形式，發(fā)展成為宿主肌肉和大腦中的組織囊腫，根據(jù)流行的科學(xué)知識(shí)，盡管它通過(guò)其重新激活的機(jī)制，它仍處于休眠狀態(tài)，可以重新激活。未知。

根據(jù)安東尼·西奈(Anthony Sinai)博士。肯塔基大學(xué)醫(yī)學(xué)院的這些寄生蟲真正的麻煩始于這些寄生蟲在大腦中重新激活，從而引起潛在的致命弓形蟲性腦炎。網(wǎng)球傳奇人物亞瑟·阿什(Arthur Ashe)可能是死于這種疾病的最著名人士。

西奈說(shuō)：“由于活躍的艾滋病毒，化學(xué)療法或器官移植引起的免疫抑制作用下的重新激活使這些組織囊腫在大腦中敲響了定時(shí)炸彈。”

大約40年以來(lái)，公認(rèn)的科學(xué)觀念是，這些囊腫中的寄生蟲處于休眠狀態(tài)。西奈說(shuō)，主要的治療目標(biāo)是減少囊腫的數(shù)量或防止它們重新激活。問(wèn)題在于，現(xiàn)有的治療方法根本無(wú)效，而篩選新藥的方法效率低下，效率低下。

他說(shuō)：“以前，我們只是簡(jiǎn)單地算出了囊腫的數(shù)量，而忽略了每個(gè)囊腫中所含的寄生蟲數(shù)量截然不同的事實(shí)。” 西奈想知道每個(gè)囊腫中包含多少個(gè)寄生蟲，但要量化數(shù)十個(gè)囊腫的數(shù)據(jù)將需要人工計(jì)數(shù)，他估計(jì)這需要一個(gè)“熟練，積極主動(dòng)的技術(shù)人員”來(lái)完成，大約需要一周的時(shí)間，這對(duì)人類具有巨大的潛力錯(cuò)誤。

然后，在一次校園會(huì)議上，西奈(Sinai)遇到了英國(guó)工程學(xué)院的Abhijit Patwardhan博士，并告訴他他的困境。Patwardhan為Sinai開(kāi)發(fā)了軟件，該軟件可以在不到一小時(shí)的時(shí)間內(nèi)(不到一個(gè)小時(shí))以完全的準(zhǔn)確性量化囊腫中的寄生蟲數(shù)量。

西奈說(shuō)，更重要的是，該軟件表明這些囊腫中存在更多的多樣性和異質(zhì)性，表明還有其他事情正在發(fā)生。這導(dǎo)致團(tuán)隊(duì)問(wèn)當(dāng)時(shí)是什么“非常異端”問(wèn)題：以前被認(rèn)為完全處于休眠狀態(tài)的這些寄生蟲實(shí)際上是否正在分裂?

西奈說(shuō)：“阿比吉特開(kāi)始認(rèn)識(shí)到我作為生物學(xué)家時(shí)所掩蓋的數(shù)字模式，但作為數(shù)學(xué)家和工程師，他正在看到它。” “這確實(shí)是一種獨(dú)特的東西：我們正在查看相同的數(shù)據(jù)，看到實(shí)際上彼此聯(lián)系在一起的完全不同的事物。”

就像兩個(gè)難題一樣，西奈和帕特沃漢的觀點(diǎn)融合在一起，揭示了單個(gè)寄生蟲內(nèi)部的模式，從而揭示了對(duì)其生理學(xué)的空前洞察力。西奈說(shuō)，這對(duì)于理解耐藥性的基礎(chǔ)，確定新的藥物靶標(biāo)以及揭示控制再激活的機(jī)制至關(guān)重要。

Patwardhan說(shuō)，他的“燈泡時(shí)刻”來(lái)自一個(gè)意想不到的地方：印度南部。

他說(shuō)：“寄生蟲中的某些結(jié)構(gòu)看起來(lái)像是花體，使我想起了印度南部使用的馬拉雅拉姆語(yǔ)文字。” “我意識(shí)到這一挑戰(zhàn)與培訓(xùn)計(jì)算機(jī)以識(shí)別手寫腳本確實(shí)沒(méi)有什么不同。”

Patwardhan的工作表明，不僅這些寄生蟲正在積極地復(fù)制，而且它們以一定程度的復(fù)雜性進(jìn)行復(fù)制，這是以前沒(méi)有人意識(shí)到的。

西奈說(shuō)：“我們有效地將這一領(lǐng)域顛倒了，現(xiàn)在人們真的不得不重新考慮關(guān)于寄生蟲的生命周期的許多理所當(dāng)然的事情。”

安東尼·西奈(Anthony Sinai)博士在英國(guó)工程學(xué)院的同事的幫助下，揭示了t的特征。剛寄生蟲“使科學(xué)破滅”。圖片來(lái)源：肯塔基大學(xué)Ben Corwin

違反教條的發(fā)現(xiàn)以及Patwardhan巧妙地發(fā)掘出的技術(shù)被用于計(jì)算建模框架，以獲取對(duì)感染進(jìn)展的預(yù)測(cè)性見(jiàn)解，并具有改善治療策略的巨大潛力。

西奈說(shuō)：“被寄生蟲感染的免疫抑制患者必須使用預(yù)防藥物，以防寄生蟲重新活化。但是，這些藥物具有明顯的副作用，扼殺了治療的依從性。”西奈說(shuō)。

“如果我們能夠預(yù)測(cè)患者何時(shí)處于危險(xiǎn)之中，也許當(dāng)寄生蟲重新激活的機(jī)會(huì)真的很低時(shí)，我們可以調(diào)整治療方法，甚至讓患者休假。”

西奈(Sinai)將Patwardhan稍有不同的優(yōu)勢(shì)歸功于這一重要新發(fā)現(xiàn)的催化劑。

西奈說(shuō)：“ [帕特沃德]看到五年前沒(méi)有人曾預(yù)測(cè)過(guò)的模式，實(shí)際上確實(shí)存在，并且有可能被利用。” “現(xiàn)在離將其潛在地應(yīng)用于臨床實(shí)踐，測(cè)試新藥，推動(dòng)藥物治療的進(jìn)行過(guò)程僅幾步之遙，這的確令人驚訝。”

Patwardhan說(shuō)，西奈半島愿意挑戰(zhàn)其領(lǐng)域的普遍智慧是至關(guān)重要的。

Patwardhan說(shuō)：“很少有研究者愿意這樣做;隨之而來(lái)的是專業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。”

團(tuán)隊(duì)的工作吸引了NIH的注意，NIH授予了這對(duì)夫婦三年期的110萬(wàn)美元，以繼續(xù)他們的研究。