Согласно новому исследованию, финансируемому Wellcome Trust и Национальными институтами здравоохранения, одноклеточная геномика может дать новое представление о биологии малярийных паразитов, включая их вирулентность и уровни лекарственной устойчивости, чтобы в конечном итоге улучшить лечение и контроль над болезнью.
Результаты представлены в исследовании, проведенном учеными Техасского института биомедицинских исследований и опубликованном сегодня в журнале Genome Research.
Инфекции малярии обычно содержат сложные смеси паразитов Plasmodium, которые вызывают заболевание. Эти смеси, известные как инфекции нескольких генотипов (MGI), могут изменять воздействие инфекции из-за конкуренции паразитов друг с другом и могут способствовать распространению лекарственной устойчивости. MGI чрезвычайно распространены в регионах с высоким уровнем заражения малярией, но их биология плохо изучена.
"До 70 процентов инфекций в странах Африки к югу от Сахары – это инфекционные заболевания кишечника, и в настоящее время мы не знаем, сколько генотипов присутствует и происходят ли паразиты от одного укуса комара или от нескольких укусов комара" говорит Шалини Наир, первый автор статьи.
Современные методы секвенирования генома включают химический распад образцов эритроцитов инфицированных пациентов для получения ДНК паразита, которые затем секвенируются. Это сгруппированное секвенирование не может учитывать различия между отдельными паразитами, обнаруженными в клетках.
Одноклеточная геномика позволяет разделять и изолировать клетки для извлечения и секвенирования ДНК отдельных паразитов и определения любых различий между паразитами внутри инфекции.
"Современные методы секвенирования действительно ограничивают наше понимание биологии малярийных паразитов" говорит доктор. Ян Чизман, который руководил исследованием. "Это все равно, что пытаться понять генетику человека, создавая ДНК сразу у всех жителей деревни. Все данные перемешаны, но на самом деле нам нужна информация от отдельных лиц."
Команда использовала методы сортировки отдельных клеток и амплификации всего генома, чтобы выделить отдельные клетки и амплифицировать их ДНК для секвенирования непосредственно из инфицированных эритроцитов. Использование одноклеточной геномики позволяет секвенировать отдельных паразитов непосредственно из крови пациента.
Этот метод позволяет всесторонне описать состав MGI и раскрыть информацию о силе инфекции и развитии лекарственной устойчивости, что может послужить основой для вмешательств по борьбе с заболеванием.
Хотя эта технология в настоящее время слишком дорога и требует постоянного использования в клинике, по мере того, как технология становится все более зрелой, приложения для понимания биологии малярии становятся огромными.
Доктор Майкл Данн, глава отдела генетики и молекулярных наук Wellcome Trust, сказал: "Сегодня малярия остается одним из самых серьезных убийц в мире, несмотря на десятилетия усилий по борьбе с ней. Любое понимание фундаментальной генетики и общей биологии болезни важно для улучшения будущих вмешательств и снижения показателей инфекции и смертности".
В исследовании были секвенированы две формы малярийных паразитов; Plasmodium falciparum (ответственен за до 700 000 смертей в год) и Plasmodium vivax (ответственен за 20 миллионов инфекций в год).