Первый клеточный атлас важной стадии жизни Schistosoma mansoni, паразитического червя, ежегодно представляющего опасность для сотен миллионов людей, был разработан исследователями из Wellcome Sanger Institute и их сотрудниками.

Исследование, опубликованное сегодня (18 декабря 2020 г.) в Nature Communications, выявило 13 различных типов клеток внутри червя в начале его превращения в опасного паразита, включая новые типы клеток в нервной и мышечной системах. Атлас представляет собой руководство для лучшего понимания биологии S. mansoni, которое позволит исследовать новые вакцины и методы лечения.

S. mansoni имеет сложный жизненный цикл, который начинается, когда личинки паразита выходят из улиток в реки и озера. Эти личинки попадают в организм человека через кожу после контакта с зараженной водой. Попав внутрь тела, паразит начинает так называемую внутримлекопитающую стадию своего жизненного цикла, претерпевая серию переходов в развитии по мере взросления.

Взрослые черви живут в кровеносных сосудах человека и размножаются, выпуская яйца, которые переходят из организма в воду, чтобы продолжить жизненный цикл. Но некоторые яйца остаются застрявшими в организме, что приводит к заболеванию шистосомозом.

Шистосомоз – хроническое изнурительное заболевание, которое может привести к потере трудоспособности, повреждению органов и смерти. Он поражает сотни миллионов людей каждый год, в основном в странах Африки к югу от Сахары, и внесен Всемирной организацией здравоохранения (ВОЗ) в список тропических болезней, которым уделяется наибольшее внимание. В настоящее время доступен только один препарат для лечения этого заболевания, но он не подходит для использования у очень маленьких детей, и есть опасения, что чрезмерная зависимость от одного лечения позволит паразитам выработать устойчивость к этому препарату.

Исследователи ищут способы найти новые мишени для наркотиков, но до сих пор не было понимания биологии паразита с высоким разрешением.

Это новое исследование было направлено на отображение всех клеток на первой стадии паразита внутри млекопитающих с использованием одноклеточной технологии, которая идентифицирует различные типы клеток, присутствующие в организме или ткани.

Паразиты на ранних стадиях были разделены на отдельные клетки, которые были охарактеризованы путем секвенирования одноклеточной РНК учеными из Института Велкома Сэнгера. Затем данные были проанализированы для идентификации типов клеток в соответствии с генами, экспрессируемыми отдельными клетками, и местом в организме этих клеток.

Команда определила 13 различных типов клеток, включая ранее неизвестные типы клеток нервной системы и паренхиматозной системы. Были созданы индивидуальные флуоресцентные пробы для генов, специфически экспрессируемых каждым типом клеток. Ученые из Исследовательского института Моргриджа в США затем использовали эти зонды для подтверждения положения обнаруженных клеток среди целых паразитов под микроскопом.

Доктор Кармен Диас Сориа, первый автор исследования из института Wellcome Sanger, сказала: «Хотя в последние годы в нашем понимании Schistosoma mansoni были достигнуты значительные успехи, нам еще предстоит определить цели, ведущие к жизнеспособной вакцине. . Секвенирование одноклеточной РНК обеспечивает совершенно новый уровень биологических деталей, включая ранее не идентифицированные типы клеток, что позволит нам лучше понять каждую клеточную популяцию паразита »

Чтобы идентифицировать новые мишени для лекарств, исследователи чаще всего ищут различия между патогеном и его человеческим хозяином. Однако S. mansoni гораздо ближе к нам с точки зрения эволюции, чем большинство основных паразитов, например, вызывающих малярию. Есть надежда, что эти данные позволят выявить области генетического кода паразита, которые достаточно отличаются от нашего собственного, чтобы стать жизнеспособными объектами лечения.

Доктор Джейхун Ли, первый автор исследования из Исследовательского института Моргриджа, штат Висконсин, США, сказал: «Мы обнаружили гены в мышечной системе Schistosoma mansoni, которые могут быть специфичными для шистосом. Потому что они обнаружены у этих паразитов. но не у людей, они являются одной из возможных целей лечения, выявленных в ходе исследования. Мышцы позволяют паразиту перемещаться по нашему телу, поэтому, если бы мы смогли воспрепятствовать этой способности, мы могли бы остановить его жизненный цикл до того, как начнется воспроизводство. . "

Авторы также пролили свет на паренхиматозную ткань S. mansoni, ткань-наполнитель, которая соединяет все ткани паразита вместе. Предыдущие исследования показали, что сложно выделить паренхиматозные клетки для анализа. Атлас клеток обнаружил, что некоторые гены, которые важны для переваривания пищи паразитом, также связаны с паренхиматозной тканью. Нарушение того, как паразит питается, нацелившись на эти клетки, могло бы стать еще одним способом лечения.

Шистосомоз – одно из самых серьезных забытых паразитарных заболеваний, и более глубокое понимание биологии паразита поможет выявить уязвимости, которые однажды могут стать мишенью для новых методов лечения. Мы надеемся, что этот клеточный атлас для первой стадии Schistosoma mansoni внутри млекопитающих предоставит исследователям ценные ключи к разгадке, которые помогут ускорить разработку новых методов лечения и ежегодно устранять этого паразита из жизней сотен миллионов пораженных людей »

Д-р Мэтт Берриман, старший автор, Wellcome Sanger Institute