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瘧疾寄生蟲生物鐘的發現可能為新的治療方法鋪平道路

在抗擊瘧疾的斗爭中,時間現在可以站在我們這一邊?;羧A德·休斯醫學研究所研究員約瑟夫·塔卡哈希(Joseph Takahashi)及其同事于2020年5月14日在《科學》雜志上報告說,導致這種疾病的寄生蟲有自己的內部時鐘。研究小組的發現是基于小鼠的實驗,而杜克大學生物學家史蒂芬·哈斯(Steven Haase)研究小組的一篇論文則報道了在感染人類的??瘧原蟲中的類似發現。

這一發現推翻了幾十年來關于瘧疾寄生蟲的常規知識,并增加了在未來幾年中對該疾病進行新治療的可能性。瘧疾每年在世界范圍內造成約40萬人死亡,并且仍然是許多熱帶國家尤其是幼兒死亡的主要原因。

德克薩斯大學西南醫學中心的神經科學家高橋說,科學家們有可能利用這種寄生蟲的生物節律來破壞其對人類細胞的入侵。他發現,成千上萬個寄生蟲的基因以有節奏的方式打開和關閉,這很可能會影響一系列生理過程。

他說:“好像整個寄生蟲都在這個24小時計劃之內。”“我們認為,如果我們能找出控制該程序的方法,我們將有一個新的目標來試圖抑制寄生蟲的生命周期。”

時間問題

晝夜節律控制著每日節律的新陳代謝,從細菌到動植物,幾乎對所有生物都很重要。但是,人們對于寄生蟲中日常節律的作用知之甚少,而這些也必須與宿主的鐘表相抗衡。

在瘧疾中,瘧原蟲寄生蟲會在宿主的紅細胞內生長并破壞它們,引發發燒和其他癥狀。長期以來,醫生一直注意到這些發燒是有規律的,每24、48或72小時就會復發,具體取決于瘧原蟲的種類。但是科學家認為寄生蟲僅遵循宿主的24小時節律。

高橋于1990年代發現了哺乳動物晝夜節律的遺傳基礎,他懷疑這種寄生蟲可能會設定自己的節奏。他和博士后菲利帕·里霍·費雷拉(Filipa Rijo-Ferreira)在另一種寄生蟲中也觀察到了類似現象。

Rijo-Ferreira和Takahashi在2017年發現,導致昏睡病的寄生蟲具有自己的晝夜節律。在2018年,他們報告說寄生蟲改變了宿主的生物鐘,使人們白天而不是晚上睡覺。Rijo-Ferreira說,寄生蟲具有內部時鐘的想法“剛剛超出了我的想象。”在此之前,還沒有人報告過這種寄生蟲的計時機制。此后,瘧疾及其自行車熱似乎是最有前途的地方。

Takahashi和Rijo-Ferreira在實驗室中率先開展了該項目,他們利用小鼠和感染它們的瘧原蟲chapaudi進行了一系列實驗。首先,他們證明了寄生蟲的節律在持續的黑暗中持續存在,無論寄主是否進食,該寄生蟲的大約5,000個基因中的4,000個處于活動水平。然后,他們證明了這種寄生蟲可以改變其日常節律,并且即使在經過基因改造而沒有自身節律的小鼠中,其節律也可以持續存在。

時鐘控制宿主-病原體動態亮點組的發現“在人類健康和疾病的生物鐘的基礎和廣闊的角色,說:”杜克大學的哈斯,他的研究小組在同一問題會導致科學的瘧原蟲種類展示一個內部節奏會感染人類惡性瘧原蟲。

Haase和Takahashi偶然發現他們正在使用不同的瘧疾寄生蟲物種研究相同的問題,并且他們進行協調以將其發現一起發表。哈瑟說:“這是一次令人驚奇的合謀行為。”

停止計時

最終,研究人員希望在寄生蟲的發條上投入一把扳手。Haase希望他的團隊和高橋團隊能夠弄清宿主和寄生蟲節律如何相互作用,從而揭示治療的新目標。他說,那是“月球射擊”。

高橋說,目前尚無針對晝夜節律的藥物,但這一想法正在受到關注。而且,“不同藥物的功效會隨著一天的時間而變化,”他說。例如,在一天結束時服用一些降低膽固醇的藥物,以更好地適應我們的晝夜節律,因為膽固醇主要在晚上產生。

在瘧疾的情況下,瘧原蟲已經顯示出對現有藥物有抗藥性的跡象。Rijo-Ferreira說,這項新的研究有望打開“探索您服用藥物的時機是否可以使其更有效”的大門。

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