瘧疾研究：通過結合兩種先進的顯微鏡技術，由Niels Bohr研究所的博士后謝爾蓋·卡皮什尼科夫領導的國際科學家團隊設法獲得有關瘧疾寄生蟲在襲擊受害者時應用的肆虐操作模式的新信息。在設計新藥物以更有效地對抗瘧疾時，可以利用這些信息 - 這種疾病每年有超過400,000人死亡，其中大多數是嬰兒。

對瘧疾寄生蟲進行實時研究是很困難的 - 你必須把它保持在非常短的皮帶上才有可能成功。并且允許近距離檢查的皮帶可能涉及使用液氮。這是由丹麥哥本哈根大學Niels Bohr研究所(NBI)的X射線和中子科學的博士后謝爾蓋·卡皮什尼科夫領導的國際研究項目所示。

該項目將作為本周科學報告的一篇文章出現，它是丹麥，德國，瑞士，西班牙和以色列的研究機構之間的合作 - 除了謝爾蓋·卡皮什尼科夫，NBI由名譽教授Jens代表ALS-尼爾森。

謝爾蓋·卡皮什尼科夫說，科學家們充分利用了這樣一個事實：生物材料中的所有生命過程都是“快速冷凍”，因此如果材料被保存在液氮中則會被暫停。

“在實驗室中，我們用瘧疾寄生蟲感染人體紅細胞。然后 - 最終 - 放置受感染的血細胞液氮在-196攝氏度極冷 - 這樣我們就能夠獲得有關寄生蟲在拆除受害者紅細胞時如何工作的新信息。觀察這一點也為我們提供了一些關于寄生蟲如何可能脫軌的新的和創(chuàng)造性的想法 - 例如，通過定制可以破壞其廢物處理系統(tǒng)的藥物，使它們最終淹沒在自己的垃圾中。這是我們將進一步研究的內容，我們當然希望開發(fā)針對瘧疾的新型藥物的概念。這種抗瘧藥是非常需要的 - 因為每當藥物使用一段時間后，對它的抵抗將不可避免地彈出并開始擴散，然后你顯然需要引入新的藥物“。

謝爾蓋·卡皮什尼科夫及其同事憑借兩種不同形式的先進顯微鏡檢查能夠進行調查：X射線熒光顯微鏡(XRF)和軟X射線斷層掃描(SXT)，在西班牙，德國和瑞士的同步加速器設施中進行。

結合這兩種方法，科學家們可以在內部定位造成損害的寄生蟲儲存鐵(以血紅素分子的形式)。謝爾蓋·卡皮什尼科夫解釋說，這種鐵 - 對瘧疾寄生蟲來說是非常有毒并且可能致命的 - 來自受害者紅細胞的寄生蟲入侵。

“當受害者被瘧疾感染的蚊子叮咬時，寄生蟲會在受害者身上發(fā)展 - 發(fā)育的最初階段發(fā)生在受害者的肝臟中。從那里開始，寄生蟲被釋放到血液中并在入侵時以高速率繁殖更多的紅細胞 - 如果不進行醫(yī)學治療，這個人最終將面臨死于這次襲擊的風險。雖然寄生蟲正在破壞，但它們會降低紅細胞中血紅蛋白的“嵌套”。同時，寄生蟲必須應對一直存在的挑戰(zhàn)，謝爾蓋·卡皮什尼科夫說：

“他們必須擺脫血紅素，他們正在破壞的血紅蛋白的鐵部分 - 眾所周知，寄生蟲通過結晶血紅素解決了這個問題。這意味著鐵現在被安全地鎖定，因此被中和，以便它不再對寄生蟲構成威脅。然而，科學仍在努力解決與結晶過程相關的一些問題和解釋。這就是為什么我們設計了一個我們的設置 - 感謝XRF顯微鏡和SXT斷層掃描 - 能夠在人體血細胞中創(chuàng)建瘧疾寄生蟲的3D圖像。這使我們能夠看到之前從未描述的細節(jié) - 一些與寄生蟲中血紅素的定位有關，一些與結晶過程有關“，Sergey Kapishnikov解釋說。 。

科學家在他們的論文中進行分析時，這些觀察結果指出了可能存在某種反饋原理 - 這是血紅蛋白消化的速度和執(zhí)行以及瘧疾寄生蟲進行的結晶過程的核心原則。

謝爾蓋·卡皮什尼科夫說：“我們假設這種機制控制著瘧疾寄生蟲消化血紅蛋白的速度 - 從而也限制了有毒血紅素的釋放速度”。

“如果情況確實如此，你可能會通過用藥物瞄準這種機制來阻止瘧疾寄生蟲的生存。這種藥物可能旨在加速瘧疾感染人體紅細胞中血紅蛋白的釋放，達到這樣的程度。寄生蟲沒有足夠的時間進行結晶過程。這將使它們死于自己的有毒廢物“。

科學家們還將研究操縱和脫離特定蛋白質的可能性，這種蛋白質被認為是“促進”寄生蟲血紅素排泄和隨后結晶之間的過渡。計劃在不久的將來進行的這項研究將與美國同事合作進行。

旅行細胞

一家血庫向科學家提供了他們所需的紅細胞，科學家們決定用惡性瘧原蟲感染這些細胞，惡性瘧原蟲是感染人類的??五種瘧疾中最可怕的。一旦測試細胞中的瘧疾發(fā)作達到一定水平，所有細胞都暴露于液氮 - 在-196攝氏度“速度冷凍” - 然后進行進一步檢查，隨后挑出八(8)個細胞。

謝爾蓋·卡皮什尼科夫說：為了通過XRF和SXT研究選定的細胞，它們必須符合某些標準：“細胞必須沒有損壞 - 周圍的冰層不能太厚 - 否則它我們不可能觀察到血細胞內的寄生蟲。我們花了相當大的努力來定位這些完美的細胞，但現在我們知道如何追蹤它們 - 所以下次我們將能夠繼續(xù)進行更大的研究瘧疾感染細胞的數量“。

謝爾蓋·卡皮什尼科夫說，科學家遇到的挑戰(zhàn)之一就是在參與的研究機構之間來回運送受感染的血細胞。

“從這八個細胞被挑出來進行實驗的那一刻起，直到它全部結束，細胞必須保持在-196攝氏度。這意味著每當我們運輸細胞時，它們被保存在一個特殊的小管中。重量大約20公斤的行李箱。在某些時候我不得不將這個行李箱 - 我熱心守護 - 從以色列帶到德國，事實上它提前做了很多文書工作來說服這兩個國家的當局他們可以安全地讓我登機以及下飛機 - 手提箱“。