Одноклеточная амеба Entamoeba histolytica представляет собой смертельно опасного паразита, который проникает в толстую кишку человека через загрязненную пищу и воду. Наиболее распространена в регионах с плохой санитарной инфраструктурой, ежегодно заражая около 50 миллионов людей и вызывая от 50 000 до 100 000 смертей. Название паразита "histolytica" переводится как «растворяющий ткани», что точно отражает его разрушительное действие.
В большинстве случаев инфекция проявляется только диареей, однако при тяжелом течении паразит создает язвы в стенках толстой кишки, разрушает части печени и может распространиться на легкие и мозг, что приводит к летальному исходу. Механизм действия этого микроорганизма стал предметом многолетних исследований ученых.
Кэтрин Ралстон, микробиолог из Калифорнийского университета в Дэвисе и первый автор нового исследования, начала изучать E. histolytica в 2011 году во время своей постдокторской стажировки. В 2014 году она опубликовала в журнале Nature первоначальные результаты о процессе «трогоцитоза» – особом способе разрушения клеток, который использует паразит.
В отличие от других микроорганизмов, E. histolytica не поглощает клетки целиком, а использует трогоцитоз – процесс, при котором паразит «откусывает» части клеток. После повреждения клетки начинают терять свое содержимое, а амеба перемещается к новым целям. В 2022 году Ралстон обнаружила, как паразит уклоняется от иммунной системы: он поглощает определенные белки из внешних мембран человеческих клеток и размещает их на своей собственной поверхности в качестве маскировки. Два из этих молекулярных компонентов блокируют комплементарные белки – ключевые элементы иммунной системы.
Исследование E. histolytica сопряжено со значительными трудностями из-за сложности ее генома. Он в 5 раз больше генома сальмонеллы и в 2500 раз больше генома ВИЧ, содержит 8734 гена. Геном был секвенирован в 2005 году, но потребовалось 8 лет (до 2013 года), чтобы проанализировать и идентифицировать РНК-интерференцию (RNAi) как механизм контроля. Еще через 8 лет команда Ралстон создала библиотеку RNAi для избирательного ингибирования каждого гена.
В мае 2023 года в журнале Trends in Parasitology была опубликована новая стратегия борьбы с паразитом. Она объединяет библиотеку RNAi и технологию редактирования генов CRISPR. План исследователей включает маркировку белков амебы флуоресцентными метками, наблюдение за взаимодействием белков, изменение или удаление различных белков и генов, а также выявление ключевых компонентов для целенаправленного воздействия лекарственными препаратами.
Исследовательская группа, возглавляемая Кэтрин Ралстон, включает соавторов Уэсли Хуанга и Мауру Руйечан. Хронология их исследований охватывает почти два десятилетия: от секвенирования генома E. histolytica в 2005 году до публикации стратегии борьбы в 2023 году, с важными открытиями в промежуточные годы.
«Наука – это процесс построения. Нужно создавать один инструмент за другим, пока вы наконец не будете готовы открыть новые методы лечения», – отмечает Кэтрин Ралстон, подчеркивая постепенный, но целенаправленный характер научного прогресса в борьбе с этим опасным паразитом.
Изображение носит иллюстративный характер
В большинстве случаев инфекция проявляется только диареей, однако при тяжелом течении паразит создает язвы в стенках толстой кишки, разрушает части печени и может распространиться на легкие и мозг, что приводит к летальному исходу. Механизм действия этого микроорганизма стал предметом многолетних исследований ученых.
Кэтрин Ралстон, микробиолог из Калифорнийского университета в Дэвисе и первый автор нового исследования, начала изучать E. histolytica в 2011 году во время своей постдокторской стажировки. В 2014 году она опубликовала в журнале Nature первоначальные результаты о процессе «трогоцитоза» – особом способе разрушения клеток, который использует паразит.
В отличие от других микроорганизмов, E. histolytica не поглощает клетки целиком, а использует трогоцитоз – процесс, при котором паразит «откусывает» части клеток. После повреждения клетки начинают терять свое содержимое, а амеба перемещается к новым целям. В 2022 году Ралстон обнаружила, как паразит уклоняется от иммунной системы: он поглощает определенные белки из внешних мембран человеческих клеток и размещает их на своей собственной поверхности в качестве маскировки. Два из этих молекулярных компонентов блокируют комплементарные белки – ключевые элементы иммунной системы.
Исследование E. histolytica сопряжено со значительными трудностями из-за сложности ее генома. Он в 5 раз больше генома сальмонеллы и в 2500 раз больше генома ВИЧ, содержит 8734 гена. Геном был секвенирован в 2005 году, но потребовалось 8 лет (до 2013 года), чтобы проанализировать и идентифицировать РНК-интерференцию (RNAi) как механизм контроля. Еще через 8 лет команда Ралстон создала библиотеку RNAi для избирательного ингибирования каждого гена.
В мае 2023 года в журнале Trends in Parasitology была опубликована новая стратегия борьбы с паразитом. Она объединяет библиотеку RNAi и технологию редактирования генов CRISPR. План исследователей включает маркировку белков амебы флуоресцентными метками, наблюдение за взаимодействием белков, изменение или удаление различных белков и генов, а также выявление ключевых компонентов для целенаправленного воздействия лекарственными препаратами.
Исследовательская группа, возглавляемая Кэтрин Ралстон, включает соавторов Уэсли Хуанга и Мауру Руйечан. Хронология их исследований охватывает почти два десятилетия: от секвенирования генома E. histolytica в 2005 году до публикации стратегии борьбы в 2023 году, с важными открытиями в промежуточные годы.
«Наука – это процесс построения. Нужно создавать один инструмент за другим, пока вы наконец не будете готовы открыть новые методы лечения», – отмечает Кэтрин Ралстон, подчеркивая постепенный, но целенаправленный характер научного прогресса в борьбе с этим опасным паразитом.
