了解新發(fā)疾病的起源 - 以及更成熟的疾病因素 - 對于衡量未來人類感染風(fēng)險并尋找新的治療和預(yù)防方法至關(guān)重要。這適用于瘧疾，每年導(dǎo)致超過50萬人死亡。癥狀包括嚴(yán)重貧血，妊娠相關(guān)瘧疾和腦型瘧疾，與寄生蟲引起感染的紅細(xì)胞與血管內(nèi)層結(jié)合的能力有關(guān)。

由Beatrice Hahn博士領(lǐng)導(dǎo)的國際團(tuán)隊(duì)，賓夕法尼亞大學(xué)Perelman醫(yī)學(xué)院醫(yī)學(xué)和微生物學(xué)教授，以及MD / PhD學(xué)生Sesh Sundararaman，使用選擇性擴(kuò)增技術(shù)對兩種不同的瘧原蟲物種的基因組進(jìn)行測序，瘧原蟲(Plasmodium reichenowi)和瘧原蟲(Plasmodium gaboni)，來自極小體積的黑猩猩血液，以找到惡性瘧原蟲(Plasmodium falciparum)的進(jìn)化和致病性的線索，惡性瘧原蟲是影響人類的最致命的瘧疾寄生蟲。他們的研究結(jié)果本周出現(xiàn)在Nature Communications上。

非洲猿類至少有六種瘧原蟲物種被分類為一個單獨(dú)的亞屬，稱為Laverania。其中三種Laverania物種，包括瘧原蟲(Plasmodium reichenowi)和瘧原蟲(Plasmodium gaboni)，棲息在黑猩猩中，而另外三種，包括產(chǎn)生惡性瘧原蟲(Plasmodium falciparum)的惡性瘧原蟲(Plasmodium praefalciparum)，存在于大猩猩中。惡性瘧原蟲的大猩猩起源幾年前由同一個國際研究小組發(fā)現(xiàn)。

“我們想知道為什么惡性瘧原蟲如此致命，”哈恩說。“答案必須在藍(lán)圖 - 黑猩猩和大猩猩表兄弟的基因組中。我們也想知道惡性瘧原蟲的大猩猩前體如何以及何時跳入人類，以及為什么這只發(fā)生一次。”

感染人類和巨猿的寄生蟲共享基因，使其能夠隱藏宿主的免疫系統(tǒng)，粘附于組織并引發(fā)疾病。更好地了解人類瘧疾毒力的演變?yōu)樗幬锖鸵呙缣峁┝藵撛诘男履繕?biāo)。

共同作者，賓夕法尼亞大學(xué)生物學(xué)教授Dustin Brisson博士最初開發(fā)了選擇性擴(kuò)增方法來測序細(xì)菌基因組。Sundararaman呼吁將這種新方法應(yīng)用于瘧疾研究“是該論文最重要的貢獻(xiàn)之一。” 利用這種技術(shù)，該團(tuán)隊(duì)能夠通過在常規(guī)健康篩查期間使用從生活在庇護(hù)所的黑猩猩收集的少量未加工的血液來生成高質(zhì)量的Laverania基因組序列。

黑猩猩寄生蟲基因組包含有關(guān)感染人類的??瘧疾寄生蟲的進(jìn)化起源的信息的金礦。從全基因組分析中得出的第一件事是寄生蟲確實(shí)代表了不同的非雜交物種。

此外，每種黑猩猩寄生蟲物種的成員顯示出比人寄生蟲多10倍的遺傳多樣性。“黑猩猩寄生蟲確實(shí)突顯了惡性瘧原蟲缺乏多樣性，”共同作者保羅夏普博士說，他是愛丁堡大學(xué)的進(jìn)化生物學(xué)家，也是哈恩團(tuán)隊(duì)的長期合作者。“這很可能是因?yàn)檫@些寄生蟲在第一次傳播給人類時經(jīng)歷了嚴(yán)重的瓶頸，可能是在過去的一萬年內(nèi)。”

通過比較不同的寄生蟲基因組，該團(tuán)隊(duì)還發(fā)現(xiàn)了一個多基因家族的擴(kuò)展，該家族控制紅細(xì)胞重塑，因此有助于寄生蟲逃避宿主免疫細(xì)胞以及脾臟清除。“改造過程是人類惡性瘧原蟲感染嚴(yán)重瘧疾病理學(xué)的關(guān)鍵部分，”共同作者，威爾康信托桑格研究所的瘧疾研究員，研究團(tuán)隊(duì)的長期成員Julian Rayner博士解釋說。“該基因家族從所有其他瘧原蟲寄生蟲中的單個基因擴(kuò)展到Laverania中的多達(dá)21個基因 表明重塑在這組靈長類動物寄生蟲的輻射早期進(jìn)化，不僅有助于它們獨(dú)特的生物學(xué)，而且也有助于它們的成功擴(kuò)張。“

“我們還發(fā)現(xiàn)了基因組的一個短區(qū)域，包括兩個基本的入侵基因，其中惡性瘧原蟲與其近親的差異遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出我們的預(yù)期，”愛丁堡大學(xué)博士后研究員Lindsey Plenderleith博士說。與Sundararaman一起比較和注釋各種寄生蟲基因組。進(jìn)一步的分析得出了令人驚訝的發(fā)現(xiàn)，即這個DNA片段從一個物種水平轉(zhuǎn)移到另一個物種 - 進(jìn)入惡性瘧原蟲的大猩猩祖先。

哈恩補(bǔ)充說：“很有可能推測這種不尋常的事件會使惡性瘧原蟲的前體傾向于使人類定居。” “然而，這種基因轉(zhuǎn)移顯然不是整個故事。”

雖然惡性瘧原蟲的起源現(xiàn)在已經(jīng)從該組過去的研究中得到了很好的證實(shí)，但對于導(dǎo)致其出現(xiàn)的情況一無所知。“從少量未加工的猿血中哄騙整個寄生蟲基因組序列將有助于我們更好地了解發(fā)生的事情以及是否會再次發(fā)生，”Sundararaman說。

“這是研究瘧原蟲物種的一個激動人心的時刻，因?yàn)殡y以獲得足夠數(shù)量的DNA用于全基因組測序，因此無法培養(yǎng)并因此被忽視，”哈恩說。作為下一步，該團(tuán)隊(duì)計(jì)劃使用現(xiàn)已驗(yàn)證的選擇性基因組擴(kuò)增技術(shù)對額外的猿寄生蟲基因組進(jìn)行測序，以確定特定宿主的相互作用和傳播要求，從而揭示可用于對抗人類瘧疾的脆弱性。

來自位于俄勒岡州波特蘭的IDA-Africa的Sanaga-Yong Chimpanzee救援中心和法國蒙彼利埃的研究所(IRD)的同事也是共同作者。