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2017.4.25 每日早知道

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浏览:- 发布日期:2017-04-25 08:52:41【 】

周二

2017年4月25日世界防治疟疾日 盘点疟疾研究重大进展
疟疾是经按蚊叮咬或输入带疟原虫者的血液而感染疟原虫所引起的虫媒传染病。寄生于人体的疟原虫共有五种,即间日疟原虫,三日疟原虫,恶性疟原虫、卵形疟原虫和诺氏疟原虫。一旦疟原虫通过蚊子叮咬进入人体,它们先在肝脏中增殖,随后侵入红细胞,在那里,它们导致所有的疟疾症状。疟疾能通过受感染的蚊虫叮咬传播,影响了世界上97个国家和地区。

疟疾每年会杀死约500000人,主要在撒哈拉以南非洲及南太平洋的热带国家。据统计,2015年疟疾感染了超过2亿人,杀死了约438000人,其中大部分为非洲的儿童。尽管这些数字看起来很庞大,但在与过去的15年的数据对比后,你会发现情况已经有了明显的好转。与2000年相比,蚊帐和杀虫剂的使用已经使得疟疾发病率降低了22%,同时,死亡率也降低了一半。世界卫生组织的全球技术战略针对疟疾设立了一个目标:在2020年前,要在至少十个国家彻底消灭疟疾,同时在其它流行疟疾的国家要将发病率降低40%。

疟疾被认为是最致命的疾病之一,是现代社会的一大威胁。想要"消灭"疟疾,我们还有很长的路要走。

每年4月25日是世界防治疟疾日(world malaria day),世界疟疾日由世界卫生大会在2007年5月第六十届会议上设立,旨在推动全球进行疟疾防治。2017年世界防治疟疾日主题是使疟疾得到永远控制。基于此,小编针对近年来疟疾研究取得的进展进行一番盘点,以飨读者。

1.pnas:疟原虫入侵人红细胞的新伎俩---让它更容易弯曲
doi:10.1073/pnas.1620843114
一项新的研究报道疟原虫导致红细胞更易于弯曲,从而有助这些疟原虫入侵和导致感染。

这些疟原虫具有分子马达而允许它们侵入红细胞中,而且这被认为是它们入侵红细胞所需的全部。然而,如今,来自英国帝国理工学院等研究机构的研究人员发现这些疟原虫也改变红细胞的弯曲性质从而有助它们成功入侵这些细胞当中。相关研究人员于2017年3月29日在线发表在pnas期刊上,论文标题为“plasmodium falciparum erythrocyte-binding antigen 175 triggers a biophysical change in the red blood cell that facilitates invasion”。

一旦结合到红细胞的表面上,这些疟原虫导致红细胞膜变得更加弯曲,从而更容易促进疟原虫进入。因年龄或增加的胆固醇含量导致的红细胞硬度差异可能影响疟原虫的入侵能力。这提示着具有较高胆固醇水平的红细胞可能显著地更加抵抗疟原虫入侵和感染。

为了结合到红细胞上,疟原虫携带着的红细胞结合抗原175(erythrocyte-binding antigen 175, eba175)与红细胞表面上的血型糖蛋白a(glycophorin a)结合。eba175类似于人体自身的免疫系统用来改变红细胞性质的那些分子,因此这些研究人员想知道对疟原虫而言,eba175是否做着同样的事情。为此,这些研究人员让红细胞接触疟原虫eba175,并且测量红细胞因此发生多大的变形。

在一种方法中,他们与来自德国德累斯顿工业大学的研究人员合作,拍摄了每秒1000个红细胞通过一个狭窄通道的视频。利用这种方法,他们测量在这些细胞通过这种通道期间,它们伸长多少,从而能够确定它们的可变形性。接下来,他们与来自帝国理工学院化学系的nicholas brooks博士合作,准确地测量这种变形来自何处。他们测量了当红细胞膜自然地波动或颤动时,红细胞的形状与它们正常的圆形形状偏离多少。关键性变化似乎是红细胞的弯曲系数(bending modulus)。弯曲系数是一种衡量需要多少能量让细胞膜弯曲的指标。这项研究中测试的eba175分子降低红细胞的弯曲系数,这意味着疟原虫需要更少的能量侵入红细胞中。

2.science子刊:科学家揭示肝脏免疫细胞的秘密!将助力开发更有效的疟疾疫苗!
doi:10.1126/sciimmunol.aaj1996
澳大利亚国立大学(anu)的科学家在一项可以帮助开发疟疾疫苗的研究中追踪了免疫细胞并发现了一个关键分子可以帮助免疫细胞识别并杀伤感染肝脏的微生物。

研究第一作者、anu约翰科廷医学研究学院的hayley mcnamara博士说这项发现将帮助回答一个关于t细胞的秘密,t细胞是一种可以在全身寻找感染微生物的免疫细胞。

“我们知道t细胞能够保护机体免受感染的伤害,但是我们却并不完全清楚这些t细胞如何找到那些极少的被病毒或者寄生虫感染的细胞,这个过程就像大海捞针一样困难。”mcnamara 说道,“在我们的研究中,我们发现了一些t细胞专家,可以在肝脏中巡逻以搜寻像疟原虫这样的感染。我们还发现如果这些细胞没有一个叫做lfa-1的分子,它们就没办法工作——它们不能快速移动,也不能有效杀伤疟原虫。”

anu副教授 ian cockburn 认为由于这些t细胞可以高效地找出疟原虫,因此它们可能是未来疫苗的一个组分。

3.nature:更多的疟原虫基因组被破译
doi:10.1038/nature21038
疟疾是由疟原虫导致的。疟原虫通过感染的蚊子将这种疾病传播给人类。研究人员对三种疟原虫物种---三日疟原虫、卵形疟原虫wallikeri亚种和卵形疟原虫curtisi亚种---的基因组进行了,可知三日疟原虫(plasmodium malariae)和卵形疟原虫(plasmodium ovale)的基因组大小分别为3.36千万个碱基对和3.35千万个碱基对。他们的发现在今年早些时候(2017年1月25日)发表在nature期刊上。

论文共同作者、澳大利亚昆士兰医学研究所研究员james mccarthy在一项声明中说道,“尽管它们的致命性没有恶性疟原虫那么强,但是这些更加罕见的疟原虫很可能更难被清除。如今,这些新的基因组应当有可能让人为这些疟原虫开发出改进的诊断工具以便确保有药物抵抗它们和协助疫苗开发。”

mccarthy和同事们对来自疟疾患者血液样品中的这三种疟原虫的基因组进行测序。他们随后将这些新测序出的基因组与其他的疟原虫基因组进行比较,从而对这些疟原虫的进化获得新的见解。他们发现三日疟原虫含有类似于恶性疟原虫中的rh5蛋白编码基因的基因家族。rh5蛋白在恶性疟原虫侵入人红细胞中发挥着至关重要的作用。此外,他们发现感染人类的三日疟原虫的核苷酸多样性要比感染黑猩猩的相应疟原虫更小。根据他们的说法,这一点也在感染人类和感染黑猩猩的恶性疟原虫物种中发现到,这提示着这些物种是最近分开的。

论文共同通信作者、英国韦尔科姆基金会桑格研究所研究员thomas dan otto在一项声明中说道,“这些更被人忽视的物种的基因组将能够让人开发出研究疟疾传播和扩散的工具,这将是实现疟疾完全根除所必不可少的。”

4.重磅!中国科学家nejm发文报道 非洲发现的首个耐青蒿素疟原虫
doi:10.1056/nejmc1612765
近日,由中国江苏寄生虫病研究所的曹俊领导的研究团队首次报道他们在非洲发现了一种可以耐受现有最好的抗疟疾药物青蒿素的疟原虫,使得人们对数年来为对抗这种每年危害数百万人的疾病付出的努力感到担忧。这项发现意味着非洲及东南亚地区现在都有这种蚊媒疾病的耐药疟原虫。

“青蒿素耐药性在非洲的传播将为对抗疟疾带来致命的打击,因为act(基于青蒿素的联合疗法)是目前唯一有效并广泛使用的抗疟疾疗法。”研究第一作者、阿卜杜拉国王科技大学教授arnab pain说道,“因此,进行全球青蒿素耐药性的常规监测至关重要。”

据这项由江苏寄生虫病研究所的曹俊领导的研究报道,这种耐药疟原虫在一名由赤道几内亚旅游回中国的中国人体内检测到,这项研究于2017年2月22日发表在新英格兰医学杂志上。

使用青蒿素的联合疗法通常可以在3天内清除病人血液中的病原体。在东南亚地区,一种引起疟疾的病原体恶性疟原虫已经对青蒿素产生了一定程度的耐药性,被称作部分耐药性。感染该病原体的许多病人需要花费更长的时间才能治好。who专家很担心这种恶性疟原虫最终会完全耐受青蒿素,届时就不得不需要其他抗疟药物。

据研究人员报道,他们发现这种疟原虫携带一个新的基因突变,叫做kelch13,这个基因突变是导致亚洲疟原虫青蒿素耐药性的主要原因。

5.nature:活体疟原虫疫苗ii期临床试验显示有100%的保护效果!
doi:10.1038/nature21060
最近一项临床试验结果显示:新研发的一类疟疾疫苗能够起到100%的保护作用!这种潜在的疟疾疫苗是通过将活体的疟原虫导入患者体内,同时进行药物治疗进行攻击。通过对67名健康志愿者进行试验,9名接受了最高剂量刺激的志愿者在接种10周中得到了100%的保护。由于这仅仅是ii期临床试验,因此仅仅能够在小范围内证明疫苗的疗效,并且对其副作用进行一定的检测。 但最令人兴奋的是,这仅仅是目前多种被证明有效的疫苗中的一种而已。去年,世界卫生组织宣布开展一项项目,旨在研发出第一种能够得到批准的疟疾疫苗,该疫苗将与2018年向非洲亚撒哈拉地区投入使用。这种叫做"mosquirix"的疫苗目前在儿童中仅有50%的保护性,但通过不断调整剂量以及后续的检测,相信能够进一步提高其保护效率。而如今另外一种叫做"sanaria? pfspz-cvac"的疫苗刚刚通过了ii期临床试验。该疫苗并没有经历mosquirix所经历过的所有检测,但就目前来看它应该更加有前景。

不管最终哪一种疫苗能够得到最佳的保护效果,事实上经过一个世纪的发展,我们终于能够得到两种有效的,能够市场化的疟疾疫苗了。

最新的这一疫苗则采用了完全不同的策略。anaria? pfspz-cvac是将存活的整个疟原虫,而非灭活的疟原虫或部分结构导入人体内。同时,通过注射能够杀伤疟原虫的药物"chloroquine"进行共同刺激,已达到最大的保护目的。在试验中,该药物在67名健康人体内进行了检测。结果表明,通过注射最高剂量的疫苗,在长达4周内都没有任何感染的迹象。10周之后,这9名志愿者进行疟原虫感染后也得到了100%的保护。下一步,研究者们需要检测该疫苗能否达到长久的防护效果,这也是iii期临床试验的内容。

6.nat commun:新型疫苗可有效降低疟疾发病率
doi:10.1038/ncomms14333
价廉而稳定的疫苗被认为是打败寄生虫的最有效的武器,因为疫苗可以被分发到偏远贫穷的国家。其中比较有希望的候选疫苗rts,s(又名mosquirix),将会于明年在非洲试点。如果疫苗效果能与预期一致,那将可以使儿童的感染率减半。然而,目前研究仍在寻找更加有效的途径,即通过阻断病原虫通过血液的入侵来提供更可靠的免疫保护。

桑格研究院的一个研究团队有了这种想法后,就将目光投向了病原体与宿主红细胞相互作用所依赖的化学分子上。这个小分子被称为rh5,早期研究发现,rh5能与红细胞上的受体建立联系,并将病原体与红细胞粘连在一起。另外,rh5能与另外两个蛋白--cyrpa和ripr组成复合物,但具体细节尚不明确。rh5蛋白复合物是疟原虫与人血细胞建立联系的至关重要的蛋白。倘若能找到rh5的靶向疫苗,我们就可以使病原体无法侵入人体,使得我们向消灭疟疾的目标又迈近了一步。研究发表在《nature communications》杂志上。

7.重磅!nature子刊发现治疗疟疾的新药
doi:10.1038/ncomms14193
来自海德堡大学医院德国感染研究中心(dzif)的科学家开发出的一种新型化合物可以治疗人源化小鼠身上的重症疟疾。

重症疟疾由恶性疟原虫引起,会导致危险的循环系统疾病以及神经系统并发症。如果感染者未得到及时治疗,就可能死亡。一方面,现在用的药物青蒿琥酯和奎宁具有一定副作用,另一方面越来越多的寄生虫对这两个药物产生了耐药性。因此开发出具有新的作用机理的新药迫在眉睫。

“我们急需治疗重度疟疾的新药。”海德堡大学dzif科学家michael lanzer教授说道。在一项dzif的项目中,他和他的研究团队一起开发出了首个具有潜力的候选药物sc83288,这个名字平凡的候选药物有着他们正需要的性质,已经成功用于治疗人源化小鼠身上的重度疟疾。

这个药物开发的起点是苯甲脒衍生物,它们可以有效治疗几种动物寄生虫,但是由于副作用太大并未被使用。科学家们就尝试修饰这些物质让它们适合用于治疗重度疟疾。修饰后的物质副作用更小,但是抗寄生虫的效果并未削弱。“小鼠对这种新的化学物质耐受性非常好,在体内代谢很快,最关键的是它在动物模型中可以很快杀死疟原虫。”lanzer解释道。

为了进行测试,研究人员使用了具有人血细胞的人源化小鼠,并使之感染疟原虫患上重度疟疾。在这种模型中,sc83288对晚期疟疾有效。尾静脉注射药物后的详细临床前药代动力学研究和毒理学研究表现出相似的阳性结果。“我们现在正在优化临床前研究操作,计划在2018年启动临床试验。”

8.pnas:开发出便宜耐高温的疟疾疫苗
doi:10.1073/pnas.1616903114
在最近一项发表在《proceedings of the national academy of science》上的研究中,来自魏兹曼科学研究院的研究人员开发了一种新方法,或可在未来生产出能在室温保存的便宜的疟疾疫苗。

目前科学家们正在检测几种疟疾寄生虫蛋白质作为疫苗的潜力,其中之一就是一种叫做rh5的蛋白质,寄生虫可以利用这种蛋白质粘附在它感染的血红细胞上,用这种蛋白质做疫苗可以在不致病的条件下激活免疫系统,使之在寄生虫感染的条件下可以快速启动防御反应,从而扰乱寄生虫的增殖。因此来自魏兹曼科学研究院生物分子科学系的研究生adi goldenzweig和sarel fleishman博士决定使用他们开发出的计算机辅助蛋白设计工具去提高这种蛋白质作为疫苗的疗效。

基于他们开发的用于稳定蛋白结构的软件,goldenzweig开发出了一种蛋白编程的新方法,以优化用作感染性疾病疫苗的蛋白。由于这些蛋白常常受到免疫系统的攻击,因此每一代的蛋白都会发生突变,因此她开发的方法使用了不同代寄生虫中不同构象蛋白质的所有信息。“寄生虫可以通过表面蛋白突变躲避免疫系统的攻击。但是矛盾的是寄生虫越容易避开免疫系统,它留给我们的可用于设计成功的人工蛋白的线索就越多。”goldenzweig说道。

研究人员将他们设计的人工蛋白信息发送给了牛津大学一个专门开发疟疾疫苗的实验室,这个实验室由matthew higgins和simon draper领导,不久便传来了好消息:和天然蛋白相比,他们设计的人工蛋白可以在更简单、更便宜的细胞培养基中大量生产。这极大地降低了生产成本。此外,这种蛋白质在50℃的高温下仍然稳定,因此它不需要冷藏。最重要的是在动物实验中,该蛋白成功地诱发保护性免疫反应。“adi开发的方法很普通。”fleishman说道,“它在别人失败的地方取得了成功,因为这种方法很容易使用,因此它可能用于其他感染性疾病,如寨卡病毒、埃博拉病毒等。”

9.plos pathog:震惊!发现耐药性突变也会促进恶性疟原虫生长
doi:10.1371/journal.ppat.1005976
根据一项新的研究,一些能够让导致疟疾的恶性疟原虫(plasmodium falciparum)产生耐药性的突变可能也有助它生长。相关研究结果于2016年11月10日发表在plos pathogens期刊上,论文标题为“evolution of fitness cost-neutral mutant pfcrt conferring p. falciparum 4-aminoquinoline drug resistance is accompanied by altered parasite metabolism and digestive vacuole physiology”。

恶性疟原虫是一种感染人类血液和导致最为严重的疟疾的单细胞寄生虫。一些恶性疟原虫虫株已对抗疟疾药物---包括经常使用的药物氯喹---产生耐药性。氯喹耐药性突变通常会阻止恶性疟原虫感染血液和生长的能力。然而,在之前的一项研究中,来自美国哥伦比亚大学医学中心的stanislaw gabryszewski和同事们发现恶性疟原虫基因pfcrt的一种独特的突变版本会让该寄生虫产生耐药性,同时避免在更为广泛分布的pfcrt变异体中观察到的有害的生长影响。

在这项新的研究中,gabryszewski研究了pfcrt基因的这个独特的突变版本或者说等基因。这种突变版本被称作cam734,而且已在东南亚某些地区发现到。利用被称作锌指核酸酶(zfn)的dna修饰蛋白,他们描述了cam734中独特的单个突变对活的恶性疟原虫的耐药性、代谢和生长率的影响。

研究人员发现一种被称作a144f的突变是cam734能够导致恶性疟原虫产生氯喹耐药性所必需的,而且这种突变也导致对一线药物阿莫地喹和奎宁产生耐药性。他们也鉴定出导致氯喹耐药性和对其他的抗疟疾试剂的疗效产生影响的其他突变。当研究人员在携带这种cam734等位基因的活的恶性疟原虫体内逆转这些突变时,它们生长缓慢,这表明这些突变也会促进感染。

10.nature:科学家筛选出一类新的抗疟疾药物二环吖丁啶
doi:10.1038/nature19804
近期发表在《nature》上的一篇文章,通过活体筛选的方法,发现了一类二环吖丁啶类小分子,对疟疾有着显著的效果,可能成为未来新一代的抗疟疾药物。该研究通过筛选类似天然产物的复合物库,发现了一些具有抗疟前景、对疟原虫表现出高活性的小分子。其中尤其值得关注的是这些复合物有望通过单剂量口服治愈疟疾,并预防疟疾的传播。

迄今为止,抗疟药都主要来源于天然产物和人造的类药复合物。因为人工合成的化学物质容易大规模生产和改造,因而具有重要的潜能。现今已经有的药物,并不能有效针对疟疾生命周期中的所有时期,效果并不显著。一组来自美国、日本和荷兰的科学家组成的课题组,通过化学合成一系列的化学小分子,并通过测试药物对于疟原虫的生命周期的影响,来筛选出潜在的高效抗疟疾的小分子。

通过新的技术方式,他们合成了超过十万种小分子,并将这些小分子添加到不同生长状体下的疟原虫生存环境中,来筛选出合适的分子。通过这种方法,他们发现了四大类不同的分子骨架,有着很好的抗疟效果。这四种分子分别是钠离子调节分子, 双氢乳清酸酯脱氢酶抑制剂,磷酸激酶pi4k抑制剂,和氨基酸trna连接酶的抑制剂。尤其是第四种抑制剂,是之前没有发现的一种抗疟疾的新机制,在文章中针对该机制做了详细的生化生理的研究。

新发现的第四类抗疟疾分子属于二环吖丁啶类化合物,它们能抑制苯基丙氨酸trna连接酶,属于一种新的抗疟疾靶标。在不同的小鼠感染试验中,一次性低剂量服用二环吖丁啶能治愈各个阶段的疟原虫感染,包括肝期疟疾的人源化小鼠模型,因而该类分子具有重要的研究价值。

11.science:疟疾疗法开发新利器—“雄性基因”
doi:10.1126/science.aaf5605
近日,来自pirbright研究所的研究人员成功分离到了一种特殊基因,该基因可以从传播疟疾的蚊子种群中帮助确定雄性蚊子,相关研究刊登于science杂志上,文章中研究者对名为yob的基因特性进行了描述分析,该基因是冈比亚按蚊性别决定过程的主要控制子。

文章中,研究者利用高通量的测序技术对冈比亚按蚊雄性蚊子和雌性蚊子胚胎所产生的遗传信息进行测序分析研究,在对测序数据进行对后后,研究者发现,仅在雄性蚊子机体中,转录物的片段才和yob蛋白项符合;研究者进一步研究发现,yob是由y染色体所编码的,而且yob的活性仅限于雄性机体,而且其对于产生性别决定通路基因的雄性特异性产生非常必要。

研究者表示,yob的转录物对雌性蚊子有害,当将该蛋白注射到冈比亚按蚊性别混合的早期胚胎中或者阿拉伯按蚊机体中时,在胚胎孵育出来之前,蛋白yob就可以杀灭雌性蚊子胚胎,而雄性蚊子胚胎则不受影响;相反,使得胚胎中yob沉默表达则对于雄性是致死性的,相关研究结果表明,除了确定雄性之外,yob蛋白对于控制剂量补偿作用非常关键,而剂量补偿作用通常会平衡雄性单一x染色体和雌性双x染色体上基因表达产物的水平。

本文研究中研究者发现了yob蛋白或具有杀灭雌性蚊子的特性,这或许就可以为科学家们提供一种强有力的工具来对雄性按蚊进行工程化操作从而有效控制疟疾的传播。(生物谷 bioon.com)

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