根除瘧疾的最大障礙之一是一個休眠的寄生蟲潛伏在一些患者的肝臟。這種休眠形式大多數(shù)抗瘧藥,可以喚醒幾個月或幾年之后,引起疾病復(fù)發(fā)。

瘧疾研究人員對這些休眠寄生蟲的生物學(xué)知之甚少,所以很難開發(fā)藥物目標(biāo)。在預(yù)付款,可以幫助科學(xué)家發(fā)現(xiàn)新的藥物,麻省理工學(xué)院的研究人員已經(jīng)證明了他們能生長的寄生蟲在改造人類肝臟組織幾個星期,讓他們仔細(xì)研究寄生蟲如何成為休眠,什么漏洞,以及它如何彈簧。

驗證后,他們已經(jīng)成功地培養(yǎng)了休眠的寄生蟲,研究人員表明,他們也可能它的RNA序列和測試其響應(yīng)已知和新型抗瘧藥物都重要步驟設(shè)法消除這種疾病。

”經(jīng)過十年的努力,我們能夠有機(jī)體生長,表明它所有的功能特征,進(jìn)行藥物的屏幕,和報告的第一個轉(zhuǎn)錄組這種難以捉摸的形式。我很興奮,因為我相信它會開門的基礎(chǔ)生物學(xué)休眠以及更好的藥物的可能性,”多蘿西和約翰威爾遜教授桑吉塔•巴蒂亞說健康的科學(xué)與技術(shù),電氣工程和計算機(jī)科學(xué)。Bhatia也是麻省理工學(xué)院的一個成員的科赫研究所綜合癌癥研究和醫(yī)學(xué)工程和科學(xué)研究所和該研究的資深作者。

麻省理工學(xué)院研究生Nil Gural是論文的第一作者,發(fā)表在2月22日出版的《細(xì)胞宿主和微生物。

持續(xù)性感染

大多數(shù)瘧疾是由兩種寄生蟲之一,惡性瘧原蟲和間日瘧原蟲。間日瘧原蟲,雖然不致命,產(chǎn)生休眠形式稱為hypnozoites(所謂的,因為他們是“催眠”),并可能導(dǎo)致重復(fù)感染。

Aneityum,1991年西南太平洋的一個小島,被選為一個網(wǎng)站測試可能的措施,根除瘧疾。研究人員噴灑對蚊子的幼蟲和提供蚊帳和瘧疾藥物在整個島嶼。這些努力導(dǎo)致了在一年之內(nèi)完成消滅惡性瘧原蟲。相比之下,花了五年的消除間日瘧原蟲。

“這休眠形式一直被視為關(guān)鍵障礙消除,”巴蒂亞說。“你可以治療間日瘧原蟲瘧疾的癥狀通過殺死血液中的寄生蟲,但如果hypnozoites徘徊在某人的肝臟,這些表單可以激活,使再感染病人的血。如果蚊子出現(xiàn)和血粉,循環(huán)再次開始。所以,如果我們想要根除瘧疾,我們必須根除hypnozoite。”

唯一現(xiàn)有的藥物可以殺死hypnozoites伯氨喹,但這種藥不能用于大規(guī)模根除運動因為它導(dǎo)致血液細(xì)胞破裂的人一定酶缺乏癥。

Bhatia的團(tuán)隊在2008年已經(jīng)意識到了這個問題,當(dāng)世界衛(wèi)生組織和比爾和梅林達(dá)•蓋茨基金會呼吁進(jìn)一步努力根除瘧疾,這每年超過2億人感染,429000年估計有429000人死亡。她的實驗室正在與人類肝細(xì)胞表面特殊的微型圖象上可以種植,支持細(xì)胞包圍。此體系結(jié)構(gòu)創(chuàng)建一個人類肝細(xì)胞的微環(huán)境函數(shù)一樣在人類,使其更容易建立,維護(hù),研究肝臟感染。

Bhatia,最初使用這種技術(shù)模型肝炎感染,意識到它也適合研究瘧疾的肝階段。瘧疾她和她的團(tuán)隊領(lǐng)導(dǎo),桑德拉,始于惡性瘧原蟲,可以在實驗室設(shè)置培養(yǎng)的菌株,并發(fā)現(xiàn)寄生蟲生長在這些肝組織遵循相同的生命周期中觀察到自然感染。他們還發(fā)現(xiàn),系統(tǒng)可以用來測試響應(yīng)實驗瘧疾疫苗。

成功后,Bhatia的實驗室開始使用間日瘧原蟲。努力把parasite-infected蚊子進(jìn)入美國成功,所以Gural,論文的第一作者,前往合作者Jetsumon Prachumsri在泰國的實驗室反復(fù)感染者獲得樣本,進(jìn)行實驗。

使用他們的新技術(shù),研究人員表明,他們可以增加小形式的寄生蟲hypnozoites所有已知的特性:持久性、伯氨喹敏感性,能夠“醒來”幾周后。

新的藥物靶點

一旦研究人員相信,這些形式實際上是hypnozoites,他們開始做一些進(jìn)一步的研究。首先,他們六個候選人獲得抗瘧藥現(xiàn)在在開發(fā)和測試活動對他們的間日瘧原蟲樣本。他們發(fā)現(xiàn)沒有人可以殺死hypnozoites建立,這是他們的預(yù)期基于臨床試驗。他們現(xiàn)在打算測試一組更大的新化合物,與非營利組織合作瘧疾藥品事業(yè),擁有成千上萬的候選藥物的集合。

一起工作的科學(xué)家們Swanson科赫研究所生物技術(shù)中心和哈佛和麻省理工學(xué)院,麻省理工學(xué)院的團(tuán)隊執(zhí)行的第一個測序hypnozoite轉(zhuǎn)錄組。沒有人能夠這樣密切地關(guān)注hypnozoites之前,和RNA序列顯示休眠形式?jīng)]有轉(zhuǎn)錄沉默,如預(yù)期,而是表達(dá)不同的基因子集比活躍的同行。

Bhatia在將來的研究中,麻省理工學(xué)院與其他實驗室合作,計劃利用單細(xì)胞RNA-sequencing識別基因簽名發(fā)現(xiàn)控制hypnozoite休眠和激活的信號通路。研究人員還將研究相應(yīng)基因表達(dá)的變化受感染的肝細(xì)胞。這種方法可能產(chǎn)生潛在的新候選藥物,專門針對休眠形式的寄生蟲,使現(xiàn)場更接近根除瘧疾的目標(biāo)。研究人員也希望鑒定生物標(biāo)記物,可以用來診斷病人原本無法覺察的休眠感染。