寄生蟲病血吸蟲病是發(fā)展中世界最嚴(yán)重的公共衛(wèi)生禍害之一，影響著數(shù)億人，但只有一種有限的治療方法可以對(duì)抗這種疾病。莫格里奇研究所的研究人員正在通過探測其來源 - 寄生扁蟲血吸蟲的細(xì)胞和發(fā)育生物學(xué)來尋找潛在的新靶點(diǎn)。

該團(tuán)隊(duì)今天發(fā)表在eLife雜志上的最新作品揭示了這種血吸蟲生命周期的基本階段。他們描述了幾種不同類型的干細(xì)胞，這些干細(xì)胞控制著寄生蟲的復(fù)雜生命周期，并且還鑒定了與種系最早發(fā)育相關(guān)的基因。

“了解這些干細(xì)胞如何推動(dòng)每個(gè)生命周期階段的發(fā)展可能最終有助于預(yù)防疾病傳播，”霍華德休斯醫(yī)學(xué)研究所和莫格里奇研究員，威斯康星大學(xué)麥迪遜分校綜合生物學(xué)教授Phillip Newmark說。

超過2.5億人(主要是非洲和亞洲)患有血吸蟲病。世界衛(wèi)生組織將其歸類為最致命的被忽視的熱帶病，每年造成約280,000人死亡。患有這種疾病的兒童常常因貧血，營養(yǎng)不良和普遍的學(xué)習(xí)障礙而受到蹂躪。

藥物吡喹酮是治療的主要形式。該藥物在殺滅人類成蟲方面非常有效，但在寄生蟲的其他生命周期階段卻沒有，使人們不斷接受再感染。

血吸蟲具有復(fù)雜的生命周期，當(dāng)它們從蝸牛轉(zhuǎn)向水到人類時(shí)，切換到許多不同的身體計(jì)劃。這個(gè)循環(huán)始于受污染的淡水湖泊和池塘，從人類廢物中釋放的寄生蟲卵孵化成微小的生物，其唯一的任務(wù)是感染特定類型的蝸牛。

在蝸牛宿主中，寄生蟲產(chǎn)生大量的后代稱為尾蚴。這些快速游動(dòng)的叉尾生物被釋放到水中，從中鉆出人體皮膚并引起感染。

在穿透宿主皮膚后，寄生蟲必須遷移到血管中并找到供給肝臟的主要靜脈。在這段旅程中，寄生蟲重新組織其組織，到達(dá)肝臟后，開始發(fā)育生殖器官，與配偶配對(duì)，并成長為成熟的成年人。

該團(tuán)隊(duì)通過由紐馬克實(shí)驗(yàn)室的莫格里奇博士后研究員Jayhun“Jay”Lee設(shè)計(jì)的巧妙實(shí)驗(yàn)，對(duì)感染后的早期階段進(jìn)行了深入了解。他通過使尾蚴穿過一部分小鼠皮膚進(jìn)入另一側(cè)的培養(yǎng)基來模仿培養(yǎng)皿中的感染。這種策略使他能夠檢查感染后何時(shí)以及哪些細(xì)胞首先開始分裂。

紐馬克說：“我們在科學(xué)家生活中并沒有那么多啊。“這是其中之一。”

在感染的最初22-36小時(shí)期間，他們觀察到五種不同的細(xì)胞增殖;在蝸牛內(nèi)部發(fā)育期間，這些相同的干細(xì)胞被包裝到尾蚴中。細(xì)胞產(chǎn)生成體干細(xì)胞，引發(fā)寄生蟲發(fā)育成成蟲。從那里，他們確定了與生殖系統(tǒng)發(fā)育相關(guān)的干細(xì)胞子集。

紐馬克說：“我們對(duì)此感到非常興奮，因?yàn)樗_辟了許多重要的研究方向。”“用于對(duì)抗血吸蟲的藥物在這個(gè)感染階段不起作用。了解感染后這個(gè)早期發(fā)生的情況是至關(guān)重要的，因?yàn)檫@也是寄生蟲最易感染的時(shí)期。”

李說，接下來的研究步驟將是跟隨這五種干細(xì)胞繼續(xù)分化和形成組織。“我們希望將其作為路線圖來確定細(xì)胞正在做什么，”他說。

紐馬克實(shí)驗(yàn)室的主要重點(diǎn)是探索渦蟲的再生 - 可以從最微小的身體碎片再生的顯著的扁蟲。他們在2009年開始研究血吸蟲，“渦蟲”的“邪惡堂兄弟”，并應(yīng)用了數(shù)十年的渦蟲生物學(xué)來更好地了解他們的寄生親屬。

這是模型生物研究可能有助于為人類健康悲劇提供答案的案例。“這提供了另一個(gè)例子，說明好奇心驅(qū)動(dòng)的基礎(chǔ)研究如何導(dǎo)致意料之外的結(jié)果以及支持此類工作的重要性，”紐馬克說。