來自加州大學(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。

如果不加以治療，這種疾病是致命的，因為負(fù)責(zé)的寄生蟲從血液流動到中樞神經(jīng)系統(tǒng)。36個非洲國家的數(shù)萬人面臨風(fēng)險。沒有疫苗，并且包括砷衍生物的常規(guī)藥物治療是過時的，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)于寄生蟲如何在蒼蠅中移動的第一個詳細(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)胞寄生蟲和其他哺乳動物的衰弱性疾病稱為布氏錐蟲(Trypanosoma brucei)或布氏錐蟲(T.brucei)。為了變得具有傳染性，寄生蟲必須穿過蒼蠅的組織，從中腸到唾液腺 - 然后通過咬一口進(jìn)入人或其他動物。

在這項研究中，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。在一組中，他們在寄生蟲的一種基因中進(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 - 一半的蒼蠅接受含有正常布氏錐蟲寄生蟲的血液，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，來自血液的寄生蟲通常會進(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。在接受正常寄生蟲的果蠅中，在腸道中寄生蟲的果蠅中也有寄生蟲;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的果蠅也有一種寄生蟲。

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

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

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，寄生蟲必須穿過圍食基質(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，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。

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

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;直到現(xiàn)在還沒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：“我們認(rèn)為寄生蟲感知寄生蟲的位置可能與采采蠅和哺乳動物(包括人類)相似，因為它們經(jīng)過障礙和組織。”“如果是這樣，可能會有一種新藥可能會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突變的寄生蟲中，環(huán)AMP分子的數(shù)量急劇增加，這些信號分子在疾病中起重要作用。

DeMarco說，正常的寄生蟲是社會性的并協(xié)調(diào)它們的行為。但研究表明，如果沒有PDEB1，寄生蟲細(xì)胞中的環(huán)AMP就會過多，無法相互通訊。

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

希爾說，加州大學(xué)洛杉磯分校 - 伯爾尼研究的新見解也適用于其他引起疾病的寄生蟲。例如，布氏錐蟲寄生蟲與在美國和其他地方發(fā)現(xiàn)的引起恰加斯病的寄生蟲有關(guān)，其中寄生蟲侵入心臟組織，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。