疟原虫进化着

了解疟疾寄生虫的进化人类受感染的蚊子咬伤后是非常困难的。可以有几十亿个人寄生虫的患者的血液和传统的基因测序技术不能确定进化的原材料:新的突变。

“如果你想了解如果寄生虫是相互关联的,如果他们都是蚊子从一个或多个蚊子叮咬,小说在感染突变出现,然后你必须把它下来个人基因组水平,”伊恩Cheeseman助理教授说,博士,该宿主-病原体相互作用的程序在德州生物医学研究所。

由于先进技术的组合,Cheeseman和他的合作者现在能够个体的基因组序列中发现的寄生虫感染病人的血。值得注意的是,他们现在可以这样做即使感染负担很低,它可以发生在无症状的感染。本月他们描述他们的方法在《细胞宿主和微生物。获得这个令人难以置信的详细视图的疟原虫遗传和进化预计将为研究人员和制药公司弹药开发更有效的治疗,疫苗或治疗。

每年超过2亿人感染疟疾,杀死了超过400000年的2019,其中大部分为儿童。的五个疟原虫感染人类的物种,两个是最普遍的:恶性疟原虫,这是最致命的;和间日疟原虫疟疾感染复发的主要原因,因为它可以潜伏在肝脏,之后再度出现。

“我们很兴奋了解肝脏休眠阶段可能会影响遗传变异和进化的间日疟原虫感染,”说co-first Aliou Dia论文作者,博士,博士后研究员Cheeseman的实验室现在是马里兰大学医学院的。

面临的挑战是,当间日疟原虫真的出现了,它只感染非常年轻的血红细胞,因此寄生虫血液中是罕见的。分析这种低水平的感染微生物的发现海里捞针。

科学家们从血红细胞开始,变得稍微磁时感染疟疾寄生虫。他们使用一种强力磁铁分离受感染的红细胞与未感染的细胞。受感染的细胞然后运行通过一台机器称为流式细胞分析仪,它使用了激光和荧光标记检测如果确实有寄生虫DNA。细胞寄生虫DNA把一个接一个地到测试井,最终通过基因测序机器运行每个寄生虫基因组解码。

单细胞测序使科学家能够精确地比较个人彼此寄生虫基因组如何彼此相关。他们真的还可以挖下来,确定单差异改变遗传密码——说到T -看到发生了什么,因为寄生虫感染的病人。

“我们希望这些全新的随机突变是分散在整个基因组,“Cheeseman说。“相反,我们发现他们通常针对基因家族在疟疾控制转录。”

但这并不是唯一显著的结果。真正让Cheeseman兴奋的是当团队相比间日疟原虫和恶性疟原虫的单细胞测序数据,相同的转录基因家族包含大部分的新物种的突变。

“我们有两个不同种类的疟疾来自两个世界的不同部分,泰国和马拉维,“他说。独立”当我们看到同样的事情发生在不同的物种,这是趋同进化的一个例子。”

换句话说,类似的过程可能会形成类似的突变模式在这两个物种,即使他们最后的共同祖先是数百万年前。

团队还不知道有什么影响突变对寄生虫及其持续的能力,在人类宿主造成损害。对生存至关重要的基因突变可能是,或者类似的耐药性,或揭示这些基因是不重要的。

“我们不知道这些突变在做什么,”Cheeseman说。”,但他们的目标是什么被认为是一个相当基本的一部分寄生虫生命周期很有趣和值得很多跟进。”

参考
Dia et al。单基因组测序揭示人类疟疾寄生虫在宿主进化。细胞宿主细菌。问题10卷29日,p1496 - 1506。E3, 2021 doi: 10月13日10.1016 / j.chom.2021.08.009

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