科学家们确定了传播致命的非洲昏睡病的关键基因

来自加州大学洛杉矶分校和伯尔尼大学的生命科学家已经确定了非洲昏睡病传播中的一个关键基因 - 这是一种由感染采采蝇叮咬传播的严重疾病，这种情况在撒哈拉以南非洲很常见。

如果不加以治疗，这种疾病是致命的，因为负责的寄生虫从血液流动到中枢神经系统。36个非洲国家的数万人面临风险。没有疫苗，并且包括砷衍生物的常规药物治疗是过时的，不是非常有效并且具有严重的副作用。

该研究发表在Nature Communications杂志上，可能会导致治疗这种疾病的新方法。它还为科学家们提供了关于寄生虫如何在苍蝇中移动的第一个详细的理解以及基因使它能够这样做的基因。

导致人类非洲昏睡病的微小单细胞寄生虫和其他哺乳动物的衰弱性疾病称为布氏锥虫(Trypanosoma brucei)或布氏锥虫(T.brucei)。为了具有传染性，寄生虫必须穿过苍蝇的组织，从中肠到唾液腺 - 然后通过咬一口进入人或其他动物。

在这项研究中，加州大学洛杉矶分校分子生物学研究生Stephanie DeMarco和瑞士伯尔尼大学研究生Sebastian Shaw使用了两套T. brucei寄生虫。在一组中，他们在寄生虫的一种基因中进行了突变，称为磷酸二酯酶B1或PDEB1。

然后，他们感染了2000只采采蝇，每只有2万只寄生虫，其中一半的苍蝇接受含有正常布氏锥虫寄生虫的血液，另一半则接种了具有突变版本的血液。

当采采蝇饮用受感染的血液时，来自血液的寄生虫通常会进入中肠，然后进入靠近头部的组织，称为腺胃，然后进入唾液腺。

但是研究人员发现两组苍蝇之间的腺体有明显差异。在接受正常寄生虫的果蝇中，在肠道中寄生虫的果蝇中也有寄生虫;但是在接种突变T.brucei的1000只苍蝇中，只有一只在肠道中有寄生虫的果蝇也有一种寄生虫。

“正常的寄生虫能够很好地到达腺胃，但对于突变体，我们看到只有一只孤独的寄生虫在游泳，”DeMarco说。“这告诉我们磷酸二酯酶B1对于寄生虫从中肠移动到腺胃非常重要。”Shaw说，“当我们看到突变体和正常寄生虫之间的巨大差异时，起初我们无法相信它。”

加州大学洛杉矶分校微生物学，免疫学和分子遗传学教授肯特希尔以及该研究的资深作者之一表示，研究结果还表明，必须有一道屏障阻止突变体从中肠到达胃肠。

为了了解屏障的位置，科学家们制造了荧光寄生虫，并为苍蝇喂食了一种荧光染料，这种荧光染料可以蝇染不同的组织，使研究人员能够追踪寄生虫。

为了从中肠到腺胃，寄生虫必须穿过围食基质，这是一种由保护中肠的腺胃产生的片状结构。“我们发现正常的寄生虫可以很好地通过围食基质，但突变体大部分都粘在它的一侧，”DeMarco说。这一发现表明，围食性基质是科学家们寻找的障碍。

该研究首次确定了能使寄生虫感知它们所在位置的基因，并使它们能够在飞行组织中存活下来;直到现在还没有很好地理解这些机制。

伯尔尼大学教授，共同资深作者伊莎贝尔罗迪蒂说：“我们认为寄生虫感知寄生虫的位置可能与采采蝇和哺乳动物(包括人类)相似，因为它们经过障碍和组织。”“如果是这样，可能会有一种新药可能会破坏他们这样做的能力。”

研究人员还发现了非洲昏睡病的另一条线索：在PDEB1突变的寄生虫中，环AMP分子的数量急剧增加，这些信号分子在疾病中起重要作用。

DeMarco说，正常的寄生虫是社会性的并协调它们的行为。但研究表明，如果没有PDEB1，寄生虫细胞中的环AMP就会过多，无法相互通讯。

“当塞巴斯蒂安和斯蒂芬妮摆脱PDEB1时，寄生虫充满了环AMP，”希尔说。“然后，当信号告诉寄生虫时，'你在肚子里，你需要移动'，他们听不到声音。这就是我们认为突变寄生虫的问题。”

希尔说，加州大学洛杉矶分校 - 伯尔尼研究的新见解也适用于其他引起疾病的寄生虫。例如，布氏锥虫寄生虫与在美国和其他地方发现的引起恰加斯病的寄生虫有关，其中寄生虫侵入心脏组织，导致炎症和心脏组织增大，并且在某些情况下导致心力衰竭。

希尔的研究由美国国立卫生研究院的国家过敏和传染病研究所和国家普通医学科学研究所资助。Roditi的研究由瑞士国家科学基金会和霍华德休斯医学研究所资助。

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