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细胞图谱有助于更好地了解热带病寄生虫的生物学

Wellcome Sanger研究所的研究人员及其合作伙伴已开发出曼氏血吸虫重要生命阶段的第一个细胞图谱,曼氏血吸虫是每年对成千上万人构成威胁的寄生虫。

该研究于今天(2020年12月18日)在《自然通讯》上发表,在蠕虫发展成危险的寄生虫之初就发现了该蠕虫中的13种不同细胞类型,包括神经和肌肉系统中的新细胞类型。该地图集提供了一个指导手册,可帮助您更好地了解曼氏沙门氏菌的生物学特性,从而有助于对新疫苗和治疗方法的研究。

曼氏沙门氏菌有一个复杂的生命周期,该生命周期始于从蜗牛到河流和湖泊的幼虫形式的寄生虫。这些幼虫在接触被感染的水后,会通过皮肤进入人类。一旦进入体内,该寄生虫便开始了其生命周期的哺乳动物内阶段,随着其成熟到成年,经历了一系列的发育过渡。

成虫蠕虫在人的血管中生活并繁殖,释放出从体内进入水中的卵,从而继续其生命周期。但是有些鸡蛋仍然留在体内,导致血吸虫病。

血吸虫病是一种使人衰弱的长期疾病,可能导致无法工作,器官受损甚至死亡。每年它影响到亿万人,主要是在撒哈拉以南非洲,被世界卫生组织(WHO)列为最被忽视的热带病之一。当前,只有一种药物可用于治疗该疾病,但这不适用于年幼的儿童,并且担心过度依赖单一治疗会导致寄生虫对这种药物产生抗药性。

研究人员一直在寻找寻找新药物靶标的方法,但是直到现在,对寄生虫的生物学仍缺乏高分辨率的了解。

这项新研究试图使用单细胞技术对寄生虫的第一个哺乳动物内阶段的所有细胞进行定位,以鉴定生物体或组织中存在的不同细胞类型。

惠康桑格研究所的科学家将早期寄生虫分解成单个细胞,并通过单细胞RNA测序对其进行了表征。然后根据单个细胞表达的基因,分析这些数据以鉴定细胞类型,以及这些细胞在体内的位置。

该小组确定了13种不同的细胞类型,包括神经系统和实质系统中以前未知的细胞类型。针对每种细胞类型特异性表达的基因制作了单独的荧光探针。然后,美国莫里奇研究所的科学家使用这些探针在显微镜下确认发现的细胞在整个寄生虫中的位置。

惠康大学桑格研究所的第一作者卡门·迪亚兹·索里亚(Carmen Diaz Soria)博士说:“尽管近年来我们对曼氏血吸虫的认识有了长足的进步,但我们仍未确定导致一种可行疫苗的靶标。细胞RNA测序提供了一个全新的生物学细节水平,包括以前无法确定的细胞类型,这将使​​我们能够更好地了解寄生虫中的每个细胞群体。”

为了确定新的药物靶标,研究人员通常会寻找病原体与其人类宿主之间的差异。但是,在进化方面,曼氏链球菌比大多数主要寄生虫(例如引起疟疾的寄生虫)在进化上更接近我们。希望这些发现能揭示出该寄生虫的遗传密码区,这些区域与我们自己的区域有足够的差异,可以作为可行的治疗目标。

美国威斯康星州莫格里奇研究所的研究的第一作者Jayhun Lee博士说:“我们在曼氏血吸虫的肌肉系统中发现了可能对血吸虫特异的基因。因为它们在这些寄生虫中发现,但在血吸虫中却没有发现。对人类而言,它们是该研究确定的一种可能的治疗目标。肌肉使寄生虫通过我们的身体传播,因此,如果我们能够阻止这种能力,我们也许可以在繁殖发生之前停止其生命周期。”

作者还阐明了曼氏沙门氏菌的实质组织,即将寄生虫的所有组织连接在一起的“填充”组织。先前的研究发现很难分离出实质细胞进行分析。细胞图谱发现,一些对于寄生虫消化食物很重要的基因也与实质组织有关。通过靶向这些细胞破坏寄生虫的饲养方式可能是治疗的另一种途径。

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