По словам руководителя исследования Джеймса Дж., Около 240 миллионов человек во всем мире болеют шистосомозом – в основном дети из Африки, Азии и Южной Америки из групп населения, которые представляют «самые бедные из бедных». Коллинз III, доктор философии.D., доцент кафедры фармакологии UTSW.
Большинство инфицированных выживают, но те, кто умирает, часто страдают от органной недостаточности или паразитарного рака.
По словам Коллинза, симптомы могут быть достаточно серьезными, чтобы люди не могли жить полноценной жизнью.
У паразита, вызывающего это заболевание, сложный жизненный цикл, который включает стадии как у пресноводных улиток, так и у млекопитающих. Обитая в кровеносной системе млекопитающих, шистосомы питаются кровью и откладывают большое количество яиц, вызывая при этом целый ряд симптомов, включая боль в животе, диарею, кровавый стул или кровь в моче. Личиночные черви выпускаются из улиток в воду, где плоские черви могут заразить людей, проникая через кожу.
Шистосомоз может стать хроническим заболеванием, поражающим человека годами.
Для лечения этого состояния доступен только один препарат – празиквантел. Однако, как объясняет Коллинз, он имеет ограниченное применение – он не убивает все стадии жизненного цикла шистосом внутри млекопитающих и имеет переменную скорость излечения в некоторых эндемичных условиях.
Он добавляет, что фармацевтические компании не проявляют особого интереса к разработке новых лекарств от этого заболевания, потому что для этого нет денежного стимула. Следовательно, относительно мало исследований было посвящено пониманию базовой биологии шистосом, которые могут выявить врожденные слабости, которые могут служить мишенями для новых лекарств.
С этой целью Коллинз и его коллеги предприняли два отдельных исследования – одно на клеточном уровне, а другое на молекулярном, – чтобы лучше понять эти организмы.
В первом исследовании ученые изучили типы клеток, из которых состоят плоские черви. Хотя черви – многоклеточные организмы, состоящие из множества уникальных типов тканей, исследователи мало знали о различных популяциях клеток этих паразитов.
С целью создания атласа типов клеток Schistosoma mansoni – одного из видов шистосом, которые обычно вызывают шистосомоз – Коллинз и его команда использовали метод, называемый секвенированием одноклеточной РНК, который позволяет различать отдельные типы клеток на основе их уникальной экспрессии генов. узоры. С помощью этого метода они идентифицировали 68 молекулярно уникальных кластеров клеток, включая популяцию стволовых клеток, которые образуют кишечник. Когда исследователи использовали целевой подход, называемый РНК-интерференцией (РНКи), чтобы отключить активацию ключевого гена в этих клетках, полученные черви не смогли переваривать эритроциты – ключ к их росту и ключевую часть патологии. они вызывают.
Во втором исследовании исследователи использовали РНКи для определения функции примерно 20 процентов S. гены, кодирующие белок Mansoni – всего 2216. Раньше оценивалась лишь небольшая часть генов этих организмов.
Деактивируя гены один за другим, Коллинз и его коллеги идентифицировали более 250 генов, имеющих решающее значение для выживания. Затем, используя базу данных фармакологических соединений, исследователи провели поиск лекарств, способных воздействовать на белки, вырабатываемые этими генами, и выявили несколько соединений, действующих на гельминтов.
Команда также обнаружила две протеинкиназы – группу белков, известных своей способностью воздействовать на лекарства, – которые необходимы для работы мышц. Когда эти киназы подавлялись, черви становились парализованными и в конечном итоге умирали, что позволяет предположить, что лекарства, нацеленные на эти белки, могут в конечном итоге лечить людей с шистосомозом. Следующим шагом в исследовании будет поиск ингибиторов этих белков.
Коллинз отмечает, что эти успехи в понимании базовой биологии шистосом могут в конечном итоге привести к новым методам лечения, которые спасут неисчислимые жизни в местах, где шистосомоз является эндемическим.
«Это очень серьезное заболевание, о котором большинство людей никогда не слышали», – говорит он. "Нам необходимо инвестировать и активизировать исследования этих паразитов."
Среди исследователей UTSW, которые участвовали в первом исследовании, были Джордж Вендт, Лу Чжао, Руи Чен и Майкл Л. Риз. Исследователи UTSW, которые участвовали во втором исследовании, включают Джипенг Ванга, Карлоса Паса, Ирину Градинару и Джули Н. р. Коллинз.
Первое исследование было поддержано грантами Национальных институтов здравоохранения (R01 R01AI121037, R01 R01AI150715, R21 R21AI133393 и F30 1F30AI131509-01A1, Фонда Уэлча (I-1948-20180324 и I-1936-20170325), Национального научного фонда). (MCB1553334), Фонд Burroughs Wellcome, Wellcome Trust (107475 / Z / 15 / Z) и Фонд Билла и Мелинды Гейтс (OPP1171488).
Второе исследование было поддержано грантами Национальных институтов здравоохранения (R01AI121037), Фонда Уэлча (I-1948-20180324), Фонда Берроуза Велкома и Фонда Велкома (107475 / Z / 15 / Z и 206194).
Джеймс Коллинз – Рита Си. и Уильям П. Клементс младший. Ученый в области биомедицинских исследований.