Новый подход может пролить свет на критический этап жизненного цикла одного из наиболее распространенных малярийных паразитов. Этот подход был разработан учеными Института комплексных исследований клеточных материалов (iCeMS) при Киотском университете в Японии и опубликован в журнале Malaria Journal.
"Малярийный паразит Plasmodium vivax может оставаться в спящем состоянии в клетках печени человека до нескольких лет после заражения, что приводит к клиническим рецидивам после реактивации паразита," говорит Куичи Хасегава, биолог стволовых клеток iCeMS и один из авторов исследования.
п. vivax отвечает примерно за 7.5 миллионов случаев малярии во всем мире, около половины из которых приходится на Индию. В настоящее время существует только один лицензированный препарат для лечения печеночной стадии жизненного цикла паразита, но он имеет множество побочных эффектов и не может применяться у беременных женщин и младенцев. Стадия печени также сложно изучить в лаборатории. Например, ученые изо всех сил пытались воссоздать высокий уровень инфицирования культивируемых клеток печени.
Хасегава и его коллеги из Японии, Индии и Швейцарии разработали успешную систему разведения зрелых малярийных паразитов, культивирования клеток печени человека и заражения клеток P. vivax. Хотя это не решает проблему высокого уровня инфицирования, система дает новое, локализованное представление о стадии заболевания печени паразита.
"Наше исследование обеспечивает доказательство концепции обнаружения P. vivax в клетках печени и дает первую характеристику этой инфекционной стадии, о которой мы знаем, в эндемичном регионе Индии, где находится самое высокое бремя малярии vivax во всем мире," говорит Хасэгава.
Исследователи вывели комаров Anopheles stephensi в инсектариуме в Индии. Самок комаров кормили кровью специально от индийских пациентов с P. vivax инфекция.
Две недели спустя зрелые спорозоиты, инфекционная стадия малярийного паразита, были извлечены из слюнных желез комаров и добавлены к клеткам печени, культивированным в чашке Петри.
Ученые протестировали различные типы культивируемых клеток печени, чтобы попытаться найти клетки, которые могут быть заражены множеством паразитов, как в организме человека. Исследователи уже пытались использовать клетки, взятые из биопсии печени и различных клеточных линий рака печени. Пока ни один из них не привел к большим инфекциям.
Хасегава и его коллеги попытались использовать три типа стволовых клеток, которые были превращены в клетки печени в лаборатории. Примечательно, что они взяли клетки крови у инфицированных малярией пациентов, превратили их в плюрипотентные стволовые клетки, а затем направили их в клетки печени. Исследователи задались вопросом, будут ли эти клетки генетически более восприимчивыми к инфекции малярии. Однако при воздействии спорозоитов паразита инфицирование клеток происходило лишь в легкой степени.
Низкий уровень инфицирования означает, что клетки печени нельзя использовать для одновременного тестирования множества различных противомалярийных соединений. Но исследователи обнаружили, что клетки могут проверять, подействует ли конкретное противомалярийное соединение на инфекцию конкретного пациента. Это может улучшить индивидуальное лечение пациентов.
Ученые также смогли изучить один из многих аспектов паразитарной инфекции печени. Они наблюдали, как малярийный белок UIS4 взаимодействует с человеческим белком LC3, который защищает паразита от разрушения. Это демонстрирует, что их подход может быть использован для дальнейшего исследования этого важного этапа в P. жизненный цикл vivax.