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疟疾寄生虫生物钟的发现可能为新的治疗方法铺平道路

在抗击疟疾的斗争中,时间现在可以站在我们这一边。霍华德·休斯医学研究所研究员约瑟夫·塔卡哈希(Joseph Takahashi)及其同事于2020年5月14日在《科学》杂志上报告说,导致这种疾病的寄生虫有自己的内部时钟。研究小组的发现是基于小鼠的实验,而杜克大学生物学家史蒂芬·哈斯(Steven Haase)研究小组的一篇论文则报道了在感染人类的​​疟原虫中的类似发现。

这一发现推翻了几十年来关于疟疾寄生虫的常规知识,并增加了在未来几年中对该疾病进行新治疗的可能性。疟疾每年在世界范围内造成约40万人死亡,并且仍然是许多热带国家尤其是幼儿死亡的主要原因。

德克萨斯大学西南医学中心的神经科学家高桥说,科学家们有可能利用这种寄生虫的生物节律来破坏其对人类细胞的入侵。他发现,成千上万个寄生虫的基因以有节奏的方式打开和关闭,这很可能会影响一系列生理过程。

他说:“好像整个寄生虫都在这个24小时计划之内。”“我们认为,如果我们能找出控制该程序的方法,我们将有一个新的目标来试图抑制寄生虫的生命周期。”

时间问题

昼夜节律控制着每日节律的新陈代谢,从细菌到动植物,几乎对所有生物都很重要。但是,人们对于寄生虫中日常节律的作用知之甚少,而这些也必须与宿主的钟表相抗衡。

在疟疾中,疟原虫寄生虫会在宿主的红细胞内生长并破坏它们,引发发烧和其他症状。长期以来,医生一直注意到这些发烧是有规律的,每24、48或72小时就会复发,具体取决于疟原虫的种类。但是科学家认为寄生虫仅遵循宿主的24小时节律。

高桥于1990年代发现了哺乳动物昼夜节律的遗传基础,他怀疑这种寄生虫可能会设定自己的节奏。他和博士后菲利帕·里霍·费雷拉(Filipa Rijo-Ferreira)在另一种寄生虫中也观察到了类似现象。

Rijo-Ferreira和Takahashi在2017年发现,导致昏睡病的寄生虫具有自己的昼夜节律。在2018年,他们报告说寄生虫改变了宿主的生物钟,使人们白天而不是晚上睡觉。Rijo-Ferreira说,寄生虫具有内部时钟的想法“刚刚超出了我的想象。”在此之前,还没有人报告过这种寄生虫的计时机制。此后,疟疾及其自行车热似乎是最有前途的地方。

Takahashi和Rijo-Ferreira在实验室中率先开展了该项目,他们利用小鼠和感染它们的疟原虫chapaudi进行了一系列实验。首先,他们证明了寄生虫的节律在持续的黑暗中持续存在,无论寄主是否进食,该寄生虫的大约5,000个基因中的4,000个处于活动水平。然后,他们证明了这种寄生虫可以改变其日常节律,并且即使在经过基因改造而没有自身节律的小鼠中,其节律也可以持续存在。

时钟控制宿主-病原体动态亮点组的发现“在人类健康和疾病的生物钟的基础和广阔的角色,说:”杜克大学的哈斯,他的研究小组在同一问题会导致科学的疟原虫种类展示一个内部节奏会感染人类恶性疟原虫。

Haase和Takahashi偶然发现他们正在使用不同的疟疾寄生虫物种研究相同的问题,并且他们进行协调以将其发现一起发表。哈瑟说:“这是一次令人惊奇的合谋行为。”

停止计时

最终,研究人员希望在寄生虫的发条上投入一把扳手。Haase希望他的团队和高桥团队能够弄清宿主和寄生虫节律如何相互作用,从而揭示治疗的新目标。他说,那是“月球射击”。

高桥说,目前尚无针对昼夜节律的药物,但这一想法正在受到关注。而且,“不同药物的功效会随着一天的时间而变化,”他说。例如,在一天结束时服用一些降低胆固醇的药物,以更好地适应我们的昼夜节律,因为胆固醇主要在晚上产生。

在疟疾的情况下,疟原虫已经显示出对现有药物有抗药性的迹象。Rijo-Ferreira说,这项新的研究有望打开“探索您服用药物的时机是否可以使其更有效”的大门。

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