科学家们揭示了一种新的工具，用于研究疟疾寄生虫高度可变的特性，这些特性使它们能够黏附红细胞并逃避免疫系统。该研究于今日作为经过审查的预印本发表在《eLife》上，根据《eLife》编辑们的说法，这项研究介绍了一种重要的方法，可以生成表达特定变异的黏附分子的恶性疟原虫（Plasmodium falciparum）菌株。他们表示，该平台还提供了令人信服的证据，证明了一个创新且严谨的平台，可以探索疟疾如何导致疾病。
人类疟疾寄生虫能够黏附红细胞的能力，称为细胞黏附，这使得它能够逃脱免疫系统的清除，并导致主要器官中感染红细胞的积累，从而产生威胁生命的后果。细胞黏附是由一种名为“恶性疟原虫红细胞膜蛋白1”（PfEMP1）的蛋白质家族成员介导的。每个寄生虫在任何时间只产生一种类型的PfEMP1，由其基因决定，并且可以在不同的PfEMP1形式之间切换以避免免疫识别。“研究PfEMP1的一个关键问题是，当在实验室中培养疟疾时，会产生具有不同性质的多种PfEMP1蛋白的寄生虫群体，”该研究的主要作者Jakob Cronshagen解释道，他在进行这项研究时是汉堡伯恩哈德·诺赫特热带医学研究所Bruchhaus和Spielmann实验室的博士生。“研究人员曾尝试选择生产某些PfEMP1蛋白的寄生虫菌株或使用抗体来研究它们，但证明非常具有挑战性。”
为了解决这个问题，Cronshagen和他的同事们使用了一种称为选择性链接整合（SLI）的方法，通过抗生素选择性地富集含有特定类型蛋白的寄生虫。这生成了主要制造一种特定PfEMP1蛋白的寄生虫，使研究团队能够更详细地研究PfEMP1生物学的各个方面。例如，先前的研究表明，涉及PfEMP1运输的不同蛋白的突变体会在它们移动到红细胞表面的过程中阻断其运输。作者使用他们的新SLI方法获得了表达带有标签的PfEMP1蛋白的所有寄生虫，从而能够追踪其运动。此外，作者利用他们的新方法研究了PfEMP1的“近邻组”，即在疟疾感染发展过程中与PfEMP1最密切合作的一组蛋白。除了确认已知的关系外，他们还发现了两个参与细胞黏附过程的新蛋白。
研究这些致病性PfEMP1蛋白的另一个基本要求是允许寄生虫在疟疾感染演变过程中自然地在PfEMP1变体之间切换。研究团队通过移除用于选择特定PfEMP1的抗生素进行了测试，发现寄生虫从一个均匀的群体（所有寄生虫主要制造相同的PfEMP1）演变为一个多样化的群体，制造各种PfEMP1变体。
“PfEMP1的功能及其如何被人类抗体中和，正越来越多地在结构水平上被揭示出来，这对于理解疟疾病理和患者免疫反应至关重要。能够生成均匀表达单一感兴趣的PfEMP1的细胞黏附寄生虫系，将为阻止这些致病性蛋白提供新的治疗策略。”该研究的高级作者、汉堡伯恩哈德·诺赫特热带医学研究所研究小组负责人Tobias Spielmann表示。
来源：eLife
期刊引用：Cronshagen, J., et al. (2024). A system for functional studies of the major virulence factor of malaria parasite s. eLife. doi.org/10.7554/elife.103542.1.
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