Как сообщается сегодня (22 августа) в Science, команда также выявляет конкретные этапы жизненного цикла, на которых каждый ген малярийного паразита может играть ключевую роль в развитии паразита. Знание того, когда и где ген активен, представляет возможные цели в жизненном цикле малярии, которые важны для разработки столь необходимых противомалярийных препаратов, вакцин и стратегий блокирования передачи.
Малярия поражает более 200 миллионов человек во всем мире и вызвала почти 450 000 смертей в 2017 году, большинство из которых составляли дети в возрасте до пяти лет *. Способность малярийного паразита приобретать устойчивость к нескольким передовым препаратам представляет собой огромную угрозу для борьбы с малярией. Несмотря на успехи в разработке вакцин, препятствием для открытия новых лекарств от малярии является тот факт, что функция почти половины генов паразита неизвестна.
Понимание разнообразного поведения и генной активности малярийных паразитов на протяжении их сложного жизненного цикла теперь возможно с помощью свободно доступного ресурса данных Malaria Cell Atlas, созданного учеными из Wellcome Sanger Institute.
Доктор Вирджиния Ховик, первый соавтор из Института Wellcome Sanger, сказала: «Мы создали атлас активности генов, охватывающий полный жизненный цикл малярийного паразита.
Это первый в своем роде атлас одноклеточного организма. Жизненный цикл малярийного паразита является ключом к исследованию этого заболевания, и Атлас клеток малярии поможет нам по-настоящему понять паразита, чтобы эффективно бороться с малярией."
Чтобы создать карту, команда выделила и измерила активность генов 1787 отдельных паразитов малярии на 10 стадиях полного жизненного цикла, охватывая как человека, так и комара. Например, исследователи дали москитам, инфицированным малярией, искусственную кровяную муку, чтобы захватить паразитов, выпущенных ими в слюну, и сравнить их с паразитами, оставшимися в слюнных железах.
Затем команда измерила, какие гены были активны у отдельных паразитов на протяжении всего жизненного цикла.
Знание того, какие гены имеют решающее значение на каждом этапе жизненного цикла паразита, позволяет выявить слабые места и будущие мишени для лекарств.
Изучая активность ранее изученных генов, которые демонстрировали сходные паттерны активности с 40 процентами генов, которые в настоящее время не имеют известной функции, команда смогла сделать вывод о потенциальных функциях этих неизвестных генов.
Эндрю Рассел, первый автор и аспирант института Wellcome Sanger, сказал: «Используя Атлас клеток малярии, мы сделали вывод о роли генов паразитов, которые до сих пор были совершенно неизвестны.
Мы делаем это по принципу «чувство вины по ассоциации»: глядя на функции ранее изученных генов, мы можем предсказать роли неизвестных генов, если они демонстрируют паттерны активности, аналогичные известным генам. Это дает новую возможность найти новые мишени для лекарств."
Команда расширила Атлас клеток малярии, используя другую одноклеточную технологию, чтобы исследовать еще 16000 отдельных паразитов на стадиях малярии в крови, которые инфицируют мышей, обезьян и людей. Это показало сходное поведение активности генов у трех видов малярийных паразитов, даже несмотря на то, что они заражают таких разных хозяев.
Выявление генов, которые необходимы для многих видов малярии, помогает создать новые мишени для лекарственных препаратов-кандидатов, поскольку эти мишени могут быть эффективны для всех пяти видов малярии, поражающих людей.
Затем исследователи собрали паразитов, присутствующих в крови трех кенийцев, инфицированных малярией, во время лечения от этой болезни. Используя Атлас клеток малярии в качестве справочного материала, команда смогла впервые изучить отдельных «диких» паразитов от двух разных видов малярийных паразитов человека.
Это открывает дверь к пониманию того, какие гены активны в естественных инфекциях в реальном мире, и чем они могут отличаться от паразитов малярии, культивируемых в лаборатории.
Доктор Мара Лавничак, ведущий автор из института Wellcome Sanger, сказала: «Чтобы победить малярию, мы должны понимать все уловки, которые паразит использует на протяжении всего своего жизненного цикла. Атлас клеток малярии – первая подробная карта, которая дает нам представление о том, чем один паразит отличается от другого, даже если они генетически идентичны.
Мы сталкиваемся с проблемой того, что малярия становится более устойчивой к современным лекарствам от малярии, и по мере появления новых лекарств мы надеемся, что Атлас клеток малярии станет справочным материалом для понимания того, как паразиты меняют свое поведение в ответ на наши усилия по борьбе с ними. Знание этого поможет понять, как загнать паразитов в угол и в конечном итоге устранить их."