Zwykły pasożyt może dostarczać leki do mózgu – jak naukowcy zmieniają Toxoplasma gondii z wroga w przyjaciela

Pasożyty ponieść ogromne żniwo na zdrowie ludzi i weterynarii. Ale badacze mogli znaleźć sposób, aby pacjenci z zaburzeniami mózgu i pospolitym pasożytem mózgowym stali się wrogami.

Nowe badanie opublikowane w Mikrobiologia przyrody jest pionierem w zastosowaniu jednokomórkowego pasożyta Toxoplasma gondii do wstrzykiwania białek terapeutycznych do komórek mózgowych. Mózg jest bardzo wybredny jeśli chodzi o to, co przepuszcza, włączając w to wiele leków, co ogranicza możliwości leczenia schorzeń neurologicznych.

jako profesor mikrobiologiiPoświęciłem swoją karierę znajdowaniu sposobów zabijania niebezpiecznych pasożytów, takich jak Toxoplasma. Fascynuje mnie perspektywa, że ​​będziemy mogli użyć ich broni do leczenia innych chorób.

Mikroby jako lekarstwo

Odkąd naukowcy zdali sobie sprawę, że mikroskopijne organizmy mogą powodować choroby – tak zwany wiek XIX Teoria chorób zarazków— ludzkość od dawna stara się trzymać czynniki zakaźne z daleka od naszych ciał. Zrozumiała niechęć wielu ludzi do zarazków może sprawić, że pomysł przystosowania tych drobnoustrojów do celów terapeutycznych będzie wydawał się sprzeczny z intuicją.

Jednak zapobieganie chorobom i ich leczenie poprzez dokooptowanie zagrażających nam drobnoustrojów ma historię na długo poprzedzającą teorię zarazków. Już w 1500 rokumieszkańcy Bliskiego Wschodu i Azji zauważyli, że ci, którym udało się przeżyć ospę, nigdy więcej nie zostali zakażeni. Obserwacje te doprowadziły do ​​praktyki celowego narażania niezainfekowanej osoby na materiał pochodzący z wypełnionych ropą wrzodów zakażonej osoby, które bez jej wiedzy zawierały osłabiony wirus ospy prawdziwej, aby chronić ją przed ciężką chorobą.

Ta koncepcja inokulacji zaowocowała: mnóstwo szczepionek które uratowały niezliczoną ilość istnień ludzkich.

Wirusy, bakterie i pasożyty również wykształciły wiele sztuczek umożliwiających penetrację narządów takich jak mózg przystosowany do dostarczania narkotyków w ciało. Takie zastosowania mogą obejmować wirusy do terapii genowej I bakterie jelitowe stosowane w leczeniu infekcji jelit znany jako C. różnica.

Dlaczego nie możemy po prostu wziąć pigułki na choroby mózgu?

Tabletki to wygodny i skuteczny sposób na wprowadzenie leku do organizmu. Leki chemiczne takie jak aspiryna czy penicylina są małe i łatwo wchłaniają się z jelit do krwioobiegu.

Z drugiej strony leki biologiczne, takie jak insulina czy semaglutyd, to duże i złożone cząsteczki, które są podatne na rozkład w żołądku, zanim zostaną wchłonięte. Są również zbyt duże, aby przedostać się przez ścianę jelita do krwioobiegu.

Wszystkie leki, zwłaszcza biologiczne, mają duże trudności z przenikaniem do mózgu ze względu na barierę krew-mózg. Bariera krew-mózg to warstwa komórek wyściełająca naczynia krwionośne mózgu, która pełni rolę strażnika blokującego dostęp zarazków i innych niepożądanych substancji do neuronów.

Toxoplasma oferuje usługę dostarczania do komórek mózgowych

Pasożyty toksoplazmatyczne zarażać wszystkie zwierzęta, w tym ludzi. Zakażenie może nastąpić na wiele sposobów, w tym poprzez spożycie zarodników uwolnionych w kale zakażonych kotów lub spożycie skażonego mięsa lub wody. Toksoplazmoza u skądinąd zdrowych osób powoduje jedynie łagodne objawy, ale może być poważna u osób z obniżoną odpornością i dla ciężarnego płodu.

W przeciwieństwie do większości patogenów Toxoplasma może przekraczać barierę krew-mózg i atakować komórki mózgowe. Po wejściu do neuronów pasożyt uwalnia zestaw białek, które zmienić ekspresję genów u gospodarzaco może być czynnikiem zmiany behawioralne powoduje u zakażonych zwierząt i ludzi.

W nowym badaniu globalny zespół badaczy przejął system, z którego korzysta Toxoplasma do wydzielania białek do komórki gospodarza. Zespół zmodyfikował genetycznie Toxoplasmę, aby wytworzyć białko hybrydowe, łącząc jedno z wydzielanych przez nią białek z białko zwane MeCP2który reguluje aktywność genów w mózgu – w efekcie umożliwiając MeCP2 transport na barana do neuronów. Naukowcy odkryli, że pasożyty wydzielały hybrydę białka MeCP2 do neuronów hodowanych na szalce Petriego, a także w mózgach zakażonych myszy.

Niedobór genetyczny MECP2 powoduje rzadkie zaburzenie rozwoju mózgu zwane Zespół Retta. Próby terapii genowej przy użyciu wirusów do dostarczania białka MeCP2 w leczeniu zespołu Retta. Jeśli Toxoplasma będzie w stanie dostarczyć białko MeCP2 do komórek mózgowych, może zapewnić inną opcję leczenia tej obecnie nieuleczalnej choroby. Może również oferować inną opcję leczenia innych problemów neurologicznych wynikających z błędnych białek, takich jak choroba Alzheimera i Parkinsona.

Długa droga przed nami

Droga od stołu laboratoryjnego do łóżka pacjenta jest długa i pełna przeszkód, więc nie spodziewaj się, że w najbliższym czasie zobaczysz w klinice zmodyfikowaną Toxoplazmę.

Oczywistą komplikacją stosowania Toxoplasma do celów medycznych jest to, że może ona spowodować poważną, trwającą całe życie infekcję, która obecnie jest nieuleczalna. Zarażenie kogoś Toxoplazmą może uszkodzić najważniejsze układy narządóww tym mózg, oczy i serce.

Jednak do jedna trzecia ludzi na całym świecie obecnie noszą w mózgu Toxoplasmę, najwyraźniej bez żadnych incydentów. Pojawiające się badania korelują infekcję ze zwiększonym ryzykiem schizofrenii, zaburzeń wściekłości i lekkomyślności, co sugeruje, że ta cicha infekcja może być spowodowana predysponując niektóre osoby do poważnych problemów neurologicznych.

Powikłaniem może być także powszechne występowanie zakażeń Toxoplasma, które dyskwalifikuje wiele osób z leczenia tą chorobą. Ponieważ miliardy ludzi, którzy już są nosicielami pasożyta, rozwinęły odporność na przyszłe infekcje, terapeutyczne formy Toxoplasma po wstrzyknięciu zostaną szybko zniszczone przez ich układ odpornościowy.

W niektórych przypadkach korzyści wynikające ze stosowania Toxoplasma jako systemu dostarczania leku mogą przewyższać ryzyko. Inżynieria łagodnych form tego pasożyta mogłaby wytwarzać białka potrzebne pacjentom bez szkody dla organu – mózgu – który określa, kim jesteśmy.

Ten artykuł został ponownie opublikowany z Rozmowa na licencji Creative Commons. Przeczytaj oryginalny artykuł.