Toksoplazma gondii (T. gondii) Dünya nüfusunun dörtte birine kadarını kronik olarak enfekte eden ve bağışıklık sistemi baskılanmış ve gelişmekte olan fetüsler için tehlikeli ve hatta ölümcül olabilen bir hastalık olan toksoplazmoza neden olan bir parazittir. Bunun bir nedeni T. Gondii o kadar yaygın ki, parazitler bir konağa bulaştıktan sonra inatçı işgalciler oluyor. Akut bir enfeksiyon aşamasından sakin bir yaşam döngüsü aşamasına geçebilirler ve kendilerini ev sahiplerinin hücrelerinin içine etkili bir şekilde barikat kurabilirler. Bu korumalı durumda, ortadan kaldırılması imkansız hale gelir ve uzun süreli enfeksiyona yol açar.

Araştırmacılar, sürecin karmaşıklığı ve farklılaşma için gerekli olan bir genin tanımlanmaması nedeniyle parazitin kronik aşamasına geçişini tetiklemede bir gen kombinasyonunun rol oynadığını düşünüyorlardı. Bununla birlikte, Whitehead Enstitüsü üyesi ve MIT'de biyoloji profesörü yardımcısı Sebastian Lourido ve MIT yüksek lisans öğrencisi Benjamin Waldman tarafından yapılan yeni araştırma, protein ürünü ana düzenleyici olan ve parazitlerin hem gerekli hem de yeterli olan tek bir gen belirledi. değiştirmek. Dergide çevrimiçi olarak yayınlanan bulguları Hücre 16 Ocak'ta, parazitin biyolojisinin önemli bir yönünü aydınlatın ve araştırmacılara, T. Gondii geçişler veya farklılaşmaya uğrar. Bu araçlar toksoplazmoz tedavisinde değerli olabilir, çünkü parazitlerin kronik formlarını almalarını önlemek, onları bağışıklık sistemi tarafından hem tedaviye hem de eliminasyona duyarlı hale getirir.

T. Gondii Herhangi bir sıcakkanlı hayvan olabilen potansiyel bir konakçı, başka bir hayvandan enfekte dokuyu aldığında - insanlar söz konusu olduğunda, az pişmiş et veya yıkanmamış sebzeler yiyerek - veya parazitin soyu enfekte bir kedi tarafından döküldüğünde yayılır, T. Gondiicinsel üreme için hedef ev sahibi. Ne zaman T. Gondii parazitler önce bedeni istila ederler, yaşam döngülerinin hızlı bir şekilde kopyalanan bir parçası olurlar, buna taşyzoit aşaması denir. Tachyzoites bir hücreyi istila eder, hücre zarından kapalı bir bölme oluşturarak kendilerini izole eder ve ardından hücre patlayana kadar hücre içinde çoğalır, bu noktada işlemi tekrarlamak için başka bir hücreye geçerler. Taşyzoit aşaması, parazitlerin en fazla hasarı verdiği zaman olmasına rağmen, aynı zamanda bağışıklık sistemi ve tıbbi tedaviler tarafından kolayca hedeflenebildikleri zamandır.

Parazitlerin kalışlarını daha kalıcı hale getirmeleri için, yavaş büyüyen bir aşama olan bradyzoitlere farklılaşmaları gerekir; bu süreçte, ilaçlara daha az duyarlıdırlar ve vücut üzerinde bağışıklık sistemini tetiklemek için çok az etkiye sahiptirler. Bradyzoitler, kompartımanlarını konakçı hücrede izole etmek ve kendilerini bunun içinde tutmak için ekstra kalın bir duvar inşa ederler. Bu parazit rezervuarı, uygun koşullar altında harekete geçene, konaklarına saldırana veya yenilerine yayılıncaya kadar uykuda ve tespit edilemez durumda kalır.

Ortak teori, birden fazla genin toplu olarak taşyzoitten bradiyzoite geçişi düzenlediği yönündeyse de, Lourido ve Waldman bunun yerine tek bir ana düzenleyici olduğundan şüpheleniyordu.

Waldman, "Farklılaşma, bir parazitin yarı yolda yapmak istediği bir şey değildir ve bu onları savunmasız bırakabilir" diyor. "Birden fazla gen, işlerin ters gitme şansı anlamına gelir, bu nedenle farklılaşmanın temiz bir şekilde gerçekleşmesini sağlamak için bir ana düzenleyici istersiniz."

Bu hipotezi araştırmak için Waldman, CRISPR tabanlı ekranları kullandı. T. Gondii genler ve daha sonra parazitin taşyzoitten bradyzoite farklılaşıp farklılaşmadığını görmek için test edildi. Waldman, bir suş geliştirerek parazitlerin farklılaşıp farklılaşmadığını izledi. T. Gondii bradyzoit safhasında floresan ışığı yayar. Araştırmacılar ayrıca türünün ilk örneği olan tek hücreli RNA dizilemesi gerçekleştirdiler. T. Gondii Alex Shalek'in MIT Kimya Bölümü'ndeki laboratuvarının üyeleriyle işbirliği içinde. Bu sıralama, araştırmacıların, parazitin hücre döngüsü ilerlemesi ve farklılaşması sırasında gen ekspresyonundaki değişikliklere ışık tutarak, her aşamadaki genlerin aktivitesini benzeri görülmemiş ayrıntılarla profillemesine izin verdi.

Deneyler, araştırmacıların Bradyzoite-Oluşum Eksikliği 1 (BFD1) olarak adlandırdıkları bir geni, taşyzoitten bradiyzoite geçişi önlemek için hem yeterli hem de gerekli olan tek gen olarak tanımladı: ana düzenleyici. Sadece değildi T. Gondii BFD1 proteini olmadan geçiş yapamadı, ancak Waldman, yapay olarak üretimini artırmanın parazitlerin, geçişi işaret etmek için gerekli olağan stres tetikleyicileri olmasa bile bradyzoitlere dönüşmesine neden olduğunu buldu. Bu, araştırmacıların artık kontrol edebileceği anlamına gelir Toksoplazma laboratuvarda farklılaşma.

Bu bulgular, toksoplazmoz veya hatta bir aşı için potansiyel tedavilere yönelik araştırmaları bilgilendirebilir.

"Toksoplazma Bu ayırt edilemeyen canlı aşı için iyi bir aday çünkü bağışıklık sistemi akut bir enfeksiyonu çok etkili bir şekilde ortadan kaldırabilir, ”diyor Lourido.

Araştırmacıların bulgularının gıda üretimi için de etkileri var. T. Gondii ve BFD1 kullanan diğer kist oluşturan parazitler çiftlik hayvanlarına bulaşabilir. Gene yönelik daha fazla araştırma, insanlar kadar çiftlik hayvanları için de aşıların geliştirilmesi konusunda bilgi sağlayabilir.

Lourido, "Kronik enfeksiyon, birçok parazit hastalığının tedavisi için büyük bir engeldir" diyor. "Bu hastalıkları ortadan kaldırmak için akut aşamadan kronik aşamaya geçişi nasıl manipüle edeceğimizi araştırmalı ve bulmalıyız."

Bu çalışma, bir NIH Direktörünün Erken Bağımsızlık Ödülü, Mathers Foundation, Searle Scholars Program, Beckman Young Investigator Program, Sloan Fellowship in Chemistry, National Institutes of Health ve Bill and Melinda Gates Foundation tarafından sağlanan bir hibe ile desteklenmiştir.