انگل عجیب سلولهای انسانی را می کشد و بقایای آنها را به عنوان مبدل می پوشاند

Entamoeba histolytica هر سال نزدیک به ۵۰ میلیون نفر را آلوده می کند و حدود ۷۰،۰۰۰ نفر را می کشد. این یک انگل در حال تغییر است که به روده انسان حمله می کند و اغلب باعث ایجاد علائم خفیف مانند اسهال می شود. اما در بعضی موارد ، کشنده می شود. این می تواند زخم ها را به داخل روده بزرگ ، قسمتهای مایع کبد بکشاند و حتی در مغز و ریه ها پخش شود.

این قاتل یک سلولی دشوار است ، حتی اگر باعث بیماری عمده و مرگ شود ، به ویژه در کشورهای در حال توسعه. دانشمندان مدت ها تلاش کرده اند تا درک کنند که چگونه باعث آسیب می شود و از سیستم ایمنی بدن فرار می کند. اما به لطف سالها کار دقیق ، آنها سرانجام شروع به ساختن ابزارهای مورد نیاز برای باز کردن اسرار آن می کنند.

هنگامی که در بدن قرار می گیرد ، Entamoeba histolytica مستقیماً به سمت روده بزرگ می رود. معمولاً از طریق مواد غذایی یا آب آلوده به مدفوع پخش می شود. بهداشت ضعیف باعث می شود که این عفونت در بسیاری از نقاط جهان متداول باشد. در ایالات متحده ، بیشتر در افرادی ظاهر می شود که اخیراً به خارج از کشور سفر کرده اند یا مهاجرت کرده اند.

نام گونه ها “Histolytica” به معنای حل بافت است. و این دقیقاً همان کاری است که انجام می دهد. این سلول ها را به طور مرتب هضم نمی کند. درعوض ، تکه های بافت زنده را پاره می کند و زخم های باز و بافت مایع را پشت سر می گذارد. این جیب های بافت آسیب دیده ، به نام آبسه ، دردناک و گاه کشنده هستند.

در سال ۲۰۱۱ ، کاترین رالستون در طول کار پس از دکتری خود در دانشگاه ویرجینیا ، مطالعه انگل را آغاز کرد. سپس بیشتر کارشناسان فکر می کردند که آمیب با تزریق سموم کشته شده است. اما وقتی رالستون آن را زیر میکروسکوپ مشاهده کرد ، او چیز دیگری را کاملاً دید.

انگل در حال گاز گرفتن سلولهای انسانی بود و آنها را مسموم نمی کرد.

رالستون ، استادیار در UC دیویس گفت: “شما می توانید قسمت های کوچکی از سلول انسانی را شکسته اید.” رنگهای فلورسنت باعث ساخت قطعات سلول گاز گرفته شده در زیر میکروسکوپ او می شوند. این قطعات درخشان داخل انگل جمع شده و ثابت می کند که آنها را وارد کرده است.

این فرآیند با نام تروگوسیتوز در مقاله ۲۰۱۴ در طبیعت شرح داده شده است. این کشف یک پیشرفت بزرگ بود. رالستون گفت: “برای ابداع روشهای جدید یا واکسن ، شما واقعاً باید بدانید که چگونه E. histolytica به بافت آسیب می رساند.”

در سال ۲۰۲۲ ، رالستون و تیمش ترفند دیگری را کشف کردند که انگل برای زنده ماندن از آن استفاده می کند. پس از گاز گرفتن سلولهای انسانی ، در برابر سیستم ایمنی بدن مقاوم می شود. در مقاله ای که در اکتبر سال ۲۰۲۴ در Biorxiv به اشتراک گذاشته شد ، رالستون و دانشجویان فارغ التحصیل مورا روویکان و وسلی هوانگ توضیح دادند که چگونه.

آنها دریافتند که آمیبا پروتئین ها را از لایه بیرونی سلولهای انسانی می چرخاند و آنها را روی سطح خودش قرار می دهد. این پروتئین های سرقت شده ، CD46 و CD55 ، “پروتئین های مکمل” سیستم ایمنی بدن را متوقف می کنند. در واقع ، انگل سلولهای انسانی را می کشد و سپس کتهای پروتئینی خود را به عنوان یک مبدل می پوشد.

رالستون گفت: “این می تواند هر نوع سلول انسانی را که به آن پرتاب می کنید ، بکشد.” حتی گلبولهای سفید به معنای مبارزه با آن می توانند قربانی شوند.

این نوع حمله مخفیانه توضیح می دهد که چرا انگل می تواند بسیار کشنده باشد. این نه تنها به طور مستقیم به بافت حمله می کند ، بلکه از همان سیستمی که باید آن را متوقف کند پنهان می شود.

یکی از دلایلی که این انگل تا این مدت اینقدر مرموز باقی مانده است این است که ژنوم آن بسیار پیچیده است. این اولین بار در سال ۲۰۰۵ با استفاده از روش توالی اسلحه توالی شد. کرنش مورد استفاده ، HM-1: IMSS ، از بیمار مبتلا به دیسنتری گرفته شد و هنوز هم مورد مطالعه قرار گرفته است.

این ژنوم حدود ۲۳.۸ میلیون جفت پایه است که نزدیک به ۱۰،۰۰۰ ژن پیش بینی شده است. بسیاری از این ژن ها – حدود ۲۵ ٪ – اینترون ها و ۶ ٪ بیش از یک اینترون دارند. تقریباً ۷۵ ٪ از ژنوم از آدنین و تیمین تشکیل شده است. این ماده بین ۳۱ تا ۳۵ کروموزوم خطی بیش از ۳۰۰۰۰۰ جفت پایه طول و حدود ۲۰۰ مولکول DNA دایره ای که حاوی ژن های rRNA هستند.

علی رغم اینکه تتراپلوئید است – چهار نسخه از هر کروموزوم – بیان ژن آن از قوانین معمول پیروی نمی کند. نسخه های بیشتری از یک ژن لزوماً به معنای بیشتر پروتئین آن نیست. دلیل این امر این است که انگل از تداخل RNA یا RNAi برای کنترل بیان ژن استفاده می کند. این مانند یک دستگیره حجم عمل می کند که می تواند ژن ها را به سمت بالا یا پایین تبدیل کند.

این ژنوم پر از توالی های مکرر است و مونتاژ آن را دشوار می کند. اولین نسخه منتشر شده دارای ۸۸۸ Contigs بود – بیشتر از تعداد واقعی کروموزوم – نشان می داد که آن ناقص است. با این وجود ، دانشمندان علائم انتقال ژن جانبی از باکتری ها و گسترش گسترده خانواده های ژن خاصی را پیدا کردند. اینها شامل ژنهایی برای پروتئازهای سیستئین ، پروتئین های RAB و ARF برای حمل و نقل وزیکول و تنظیم کننده های اسکلت اکتین بود.

این ژنوم همچنین فاقد ژن برای ساخت تیمیدیلات ، پورین ها ، پیریمیدین ها و اسیدهای چرب از ابتدا است. این DNA میتوکندری ندارد و اندامک های معروف به میتوزوم حاوی DNA نیستند ، که با زیست شناسی غیرمعمول آن متناسب است.

پیشرفت کند بوده است ، اما شروع به پرداخت آن می کند. در سال ۲۰۱۳ ، دانشمندان نشان دادند که E. histolytica از RNAi برای مدیریت بیان ژن استفاده می کند. این ایده را به محققان می داد: اگر بتوانند این فرآیند طبیعی را به یک ابزار آزمایشگاهی تبدیل کنند ، چه می شود؟

در سال ۲۰۲۱ ، رالستون و تیمش مقاله ای را منتشر کردند که نشان دهنده یک کتابخانه جدید RNAi است. این ابزار قدرتمند به دانشمندان این امکان را می دهد تا هر یک از ژن های شناخته شده ۸،۷۳۴ انگل را یک به یک مسدود کنند. با خاموش کردن ژنهای جداگانه ، آنها می توانند آزمایش کنند که کدام یک از آنها برای آلوده شدن سلول ها ، سرقت پروتئین ها یا جلوگیری از حملات ایمنی ، برای انگل ضروری است.

در آخرین مقاله خود ، منتشر شده در Trends in Parasitology ، Ralston ، Huang و Ruyechan توضیح می دهند که چگونه می توان از این ابزار برای یافتن نقاط ضعیف انگل استفاده کرد. آنها پیشنهاد می کنند RNAi را با ویرایش ژن CRISPR/CAS9 جفت کنید. با این کار ، آنها می توانند پروتئین ها را با برچسب های فلورسنت برچسب گذاری کنند تا آنها را در زمان واقعی تماشا کنند یا بخش های کوچکی از DNA را قطع کنند تا ببینند چه چیزی بسیار مهم است.

هوانگ گفت: “ما اکنون در انتهای تونل نوری می بینیم.” “و ما فکر می کنیم این می تواند قابل دستیابی باشد.”

ایده این است که در هر مرحله ساخته شوید. کشف کنید که کدام ژن ها مهمتر هستند. ببینید که چگونه آنها به سلول های نیش انگل کمک می کنند یا سیستم ایمنی بدن را گول می زنند. سپس داروهایی پیدا کنید که بتوانند این مراحل را مسدود کنند.

سفر طولانی برای درک این انگل نشان می دهد که چگونه تحقیقات اساسی منجر به پیشرفت واقعی می شود. رشد E. histolytica در آزمایشگاه آسان نبود. توالی ژنوم آن سالها طول کشید. با پیدا کردن این که سلولهای انسانی را نیش می زند و پروتئین های آنها را بیشتر می کند.

اما اکنون ، مسلح به یک سیستم RNAi در حال کار و نزدیک به استفاده از CRISPR ، محققان برای کشف مهمترین ژن ها و پروتئین های انگل هستند. این اکتشافات ممکن است راه واکسن یا داروهای جدید را که می تواند هزاران نفر از جان خود را نجات دهد ، نشان دهد.

رالستون گفت: “علم فرایندی برای ساخت است.” “شما باید یک ابزار را بر روی دیگری بسازید ، تا اینکه در نهایت آماده کشف روشهای جدید هستید.”

این کار در حال حاضر پایه و اساس آن آینده را فراهم می کند. و برای یکی از انگل های نادیده گرفته شده در جهان ، این می تواند به معنای تفاوت بین سکوت کشنده و در نهایت شنیدن باشد.