lupți

Povară inegală: modul în care pandemia COVID-19 se adaugă la volumul de muncă al femeilor

Coronavirusul provoacă o „scădere record” a emisiilor de combustibili fosili în 2020

Acesta este motivul pentru care ar trebui să testăm toată lumea pentru COVID-19

„Hookworms infectează un procent imens din populația umană. Obținerea de apă curată și canalizare în cele mai afectate regiuni ar contribui la ameliorarea viermilor și a altor paraziți, dar din moment ce acestea sunt provocări mari, complicate și dificil de abordat, trebuie să lucrăm și la droguri pentru a le trata ”, a spus el. liderul studiului Paul Sternberg, Thomas Hunt Morgan profesor de biologie la Caltech și un investigator al Institutului Medical Howard Hughes.

Medicamentele au fost dezvoltate pentru a trata infecțiile cu hookworm, dar paraziții au început să dezvolte rezistență la aceste medicamente. Ca parte a căutării unor noi medicamente eficiente, Sternberg și colegii săi au investigat genomul unei specii de anghiloză cunoscută sub numele de Ancylostoma ceylanicum. Alte specii de viermi cauzează mai multe boli în rândul oamenilor, dar A. ceylanicum a stârnit interesul cercetătorilor, deoarece infectează și unele specii de rozătoare care sunt utilizate în mod obișnuit pentru cercetare. Aceasta înseamnă că cercetătorii pot studia cu ușurință întregul proces de infecție al parazitului în laborator.

Echipa a început prin secvențierea tuturor celor 313 de milioane de nucleotide ale genomului A. ceylanicum folosind capacitățile de secvențiere de generație următoare ale Laboratorului de Genetică și Genomică Millard și Muriel Jacobs de la Caltech. În secvențierea următoarei generații, o cantitate mare de ADN - cum ar fi un genom - este reprodusă mai întâi la fel de multe secvențe foarte scurte. Apoi, programele de computer potrivesc secvențe obișnuite în firele scurte pentru a le împărți în fire mult mai lungi.

„Asamblarea corectă a secvențelor scurte poate fi o analiză relativ dificilă de realizat, dar avem experiență în secvențierea genomilor viermilor în acest fel, așa că avem destul de succes”, spune Igor Antoshechkin, directorul Laboratorului Jacobs.

Rezultatele lor de secvențiere au arătat că, deși genomul A. ceylanicum are doar aproximativ 10% din dimensiunea genomului uman, acesta codifică de fapt cu cel puțin 30% mai multe gene - aproximativ 30.000 în total, comparativ cu aproximativ 20.000-23.000 din genomul uman. Cu toate acestea, dintre aceste 30.000 de gene, genele esențiale care sunt activate în mod specific atunci când parazitul face ravagii pe gazda sa sunt cele mai relevante pentru dezvoltarea potențialelor medicamente pentru combaterea viermelui.

Sternberg și colegii săi au dorit să afle mai multe despre acele gene active, așa că nu s-au uitat la ADN ci la ARN - materialul genetic care este generat (sau transcris) din șablonul ADN al genelor active și din care sunt fabricate proteinele. Mai exact, au examinat ARN-ul generat într-un vierme A. ceylanicum în timpul infecției. Folosind acest ARN, echipa a găsit mai mult de 900 de gene care sunt pornite doar atunci când viermele își infectează gazda - inclusiv 90 de gene care aparțin unei familii de proteine ​​care nu a fost niciodată caracterizată, numite gene asociate activării asociate cu proteinele secretate sau ASPR.

„Dacă te duci înapoi și te uiți la alți viermi paraziți, observi că au și acești ASPR”, spune Sternberg. Deci, practic, am găsit această nouă familie de proteine ​​care sunt unice pentru viermii paraziți și sunt legate de acest proces de infecție timpurie. Deoarece viermele secretă aceste proteine ​​ASPR la începutul infecției, cercetătorii cred că aceste proteine ​​ar putea bloca răspunsul imunitar inițial al gazdei - împiedicând coagularea sângelui gazdei și asigurând o sursă de curgere liberă pentru parazitul care suge sângele.

Dacă ASPR sunt necesare pentru ca acest parazit să invadeze gazda, atunci un medicament care vizează și distruge proteinele ar putea fi folosit într-o zi pentru a combate parazitul. Din păcate, însă, probabil că nu este atât de simplu, spune Sternberg.

„Dacă avem 90 dintre aceste ASPR-uri, s-ar putea ca un medicament să scape de câteva dintre ele și să oprească infecția, dar poate că ar trebui să scapi de toate cele 90 de ele pentru ca acesta să funcționeze. Și asta este o problemă ”, spune el. Va fi nevoie de un studiu mult mai atent pentru a înțelege funcțiile acestor ASPR-uri, astfel încât să putem viza cele care sunt molecule de reglare cheie.

Medicamentele care vizează ASPR pot fi folosite într-o zi pentru tratarea acestor infecții parazitare, dar aceste proteine ​​dețin, de asemenea, potențialul anti-A. vaccinurile ceylanicum - care ar preveni ca acești paraziți să infecteze o gazdă în primul rând, adaugă Sternberg. De exemplu, dacă unei persoane i s-a injectat un vaccin cu proteine ​​ASPR înainte de a călători într-o regiune predispusă la infecții, sistemul său imunitar ar putea fi mai pregătit pentru a evita cu succes o infecție.

„O infecție parazitară este un echilibru între paraziții care încearcă să suprime sistemul imunitar și gazda care încearcă să atace parazitul”, spune Sternberg. "Și sperăm că, analizând genomul, putem descoperi indicii care ne-ar putea ajuta să modificăm acest echilibru în favoarea gazdei."

Aceste constatări au fost publicate într-o lucrare intitulată „Genomul și transcriptomul ancylostomului ceylanicum de la viermele zoonotic identifică familiile de gene specifice infecției”. Pe lângă Sternberg și Antoshechkin, alți coautori includ Erich M. Schwarz de la Universitatea Cornell; și Yan Hu, Melanie Miller și Raffi V. Aroian de la UC San Diego. Activitatea lui Sternberg a fost finanțată de Institutele Naționale de Sănătate și de Institutul Medical Howard Hughes.

Acest articol este publicat în colaborare cu CalTech. Publicarea nu implică aprobarea punctelor de vedere de către Forumul Economic Mondial.

Autor: Jessica Stoller-Conrad este un scriitor științific la Caltech

Imagine: o helică dublă ADN este văzută în ilustrația unui artist nedatat. REUTERS/Institutul Național de Cercetare a Genomului Uman.