Атлас клеток малярии: революция в исследованиях

Ученые создали первую детальную карту поведения отдельных клеток малярийного плазмодия на всех стадиях его сложного жизненного цикла. Исследователи из Института Сэнгера и их коллеги использовали передовые технологии одноклеточного анализа, чтобы изолировать отдельных паразитов и измерить активность их генов. Результатом стал Malaria Cell Atlas — ресурс с самым высоким на сегодня разрешением по экспрессии генов малярийного паразита, отслеживающий изменения отдельных паразитов по мере их развития в организме комара и человека.

Исследование, опубликованное в Science, позволило определить конкретные стадии жизненного цикла, на которых каждый ген плазмодия, вероятно, играет ключевую роль в развитии паразита. Знание того, когда и где ген активен, выявляет потенциальные мишени в жизненном цикле малярии, важные для разработки столь необходимых лекарств, вакцин и стратегий блокирования передачи.

• Малярия поражает более 200 миллионов человек в мире и стала причиной почти 450 000 смертей в 2017 году, большинство из которых — дети до пяти лет.
• Способность паразита вырабатывать устойчивость к нескольким препаратам первой линии представляет огромную угрозу.
• Барьером для открытия новых лекарств является то, что функция почти половины генов паразита неизвестна.

Как создавался атлас

Команда изолировала и измерила активность генов у 1 787 отдельных малярийных паразитов из 10 стадий полного жизненного цикла, включая организм человека и комара. Например, исследователи давали зараженным комарам имитацию кровяной муки, чтобы захватить паразитов, выделяемых со слюной, и сравнить их с теми, что остались в слюнных железах.

Измерив, какие гены активны в отдельных паразитах на протяжении всего цикла, ученые выявили слабые места и потенциальные мишени для лекарств.

Новые возможности для открытий

Анализируя активность ранее изученных генов и находя у них паттерны, сходные с паттернами 40% генов с неизвестной функцией, команда смогла предположить потенциальные роли этих "неизвестных" генов. Этот подход "виновности по ассоциации" открывает новые возможности для поиска мишеней для лекарств.

Атлас был расширен за счет анализа еще 16 000 отдельных паразитов из стадий крови, инфицирующих мышей, обезьян и людей. Это показало сходное поведение генной активности у трех видов малярийных паразитов, несмотря на разных хозяев. Выявление генов, важных для нескольких видов, помогает в поиске мишеней, эффективных против всех пяти видов малярии, поражающих человека.

Изучение "диких" паразитов

Используя атлас в качестве эталона, ученые впервые смогли изучить отдельных "диких" паразитов из крови трех жителей Кении, зараженных двумя разными видами Plasmodium. Это открывает путь к пониманию того, какие гены активны при естественных инфекциях в реальном мире и как они могут отличаться от паразитов, культивируемых в лаборатории.

Malaria Cell Atlas — это первый детальный картографический ресурс, который дает представление о том, насколько один паразит отличается от другого, даже будучи генетически идентичным. Он станет ключевым ориентиром для понимания того, как паразиты меняют свое поведение в ответ на наши усилия по контролю над болезнью.