Comprender los orígenes de las enfermedades emergentes, así como los agentes de enfermedades más establecidos, es fundamental para evaluar los riesgos futuros de infección humana y encontrar nuevos enfoques de tratamiento y prevención. Esto es válido para la malaria, que mata a más de 500,000 personas al año.Los síntomas, incluida la anemia grave, la malaria asociada al embarazo y la malaria cerebral, se han relacionado con la capacidad del parásito de hacer que los glóbulos rojos infectados se unan al revestimiento interno de los vasos sanguíneos.
Un equipo internacional dirigido por Beatrice Hahn, MD, profesora de medicina y microbiología de la Facultad de medicina Perelman de la Universidad de Pensilvania, y el estudiante de doctorado / doctorado Sesh Sundararaman, utilizó una técnica de amplificación selectiva para secuenciar los genomas de dos divergentesEspecies de Plasmodium Plasmodium reichenowi y Plasmodium gaboni , de volúmenes minúsculos de sangre de chimpancé para encontrar pistas sobre la evolución y la patogenicidad de Plasmodium falciparum , el parásito de la malaria más mortal que afecta a las personas. Sus hallazgos aparecen esta semana en Comunicaciones de la naturaleza .
los simios africanos albergan al menos seis especies de Plasmodium que se han clasificado en un subgénero separado, llamado Laverania . Tres de estos Laverania especies, incluidas Plasmodium reichenowi y Plasmodium gaboni , residen en chimpancés, mientras que otros tres, incluidos Plasmodium praefalciparum que dio lugar a Plasmodium falciparum , reside en gorilas. El origen del gorila Plasmodium falciparum fue descubierto hace varios años por este mismo grupo internacional de investigadores.
"Queremos saber por qué Plasmodium falciparum es tan mortal ", dijo Hahn." La respuesta debe estar en el plano, el genoma, de sus primos de chimpancés y gorilas. También queremos saber cómo y cuándo el precursor del gorila Plasmodium falciparum saltó a los humanos, y por qué esto sucedió solo una vez ".
Los parásitos que infectan a los humanos y los grandes simios comparten genes que les permiten esconderse del sistema inmunitario del huésped, adherirse a los tejidos y causar enfermedades. Una mejor comprensión de la evolución de la virulencia de la malaria humana proporciona nuevos objetivos potenciales para medicamentos y vacunas.
El coautor Dustin Brisson, PhD, profesor de biología en Penn, desarrolló inicialmente el método de amplificación selectiva para secuenciar genomas bacterianos. Sundararaman dice que aplicar este nuevo enfoque a la investigación de la malaria es "una de las contribuciones más importantes del documento". Utilizando esta técnica, elel equipo pudo generar alta calidad Laverania secuencias del genoma mediante el uso de pequeñas cantidades de sangre no procesada recolectada de chimpancés que viven en santuarios durante los controles de salud de rutina.
Los genomas del parásito chimpancé contienen una mina de oro de información sobre los orígenes evolutivos de los parásitos de la malaria que infectan a los humanos. Una de las primeras cosas que surgió de los análisis de todo el genoma fue que los parásitos representan especies distintas, no entrecruzadas.
Además, los miembros de cada especie de parásito chimpancé muestran aproximadamente 10 veces más diversidad genética que los parásitos humanos ". Los parásitos chimpancé realmente resaltan la falta de diversidad en Plasmodium falciparum ", dijo el coautor Paul Sharp, PhD, biólogo evolutivo de la Universidad de Edimburgo y colaborador a largo plazo del equipo Hahn." Esto es muy probable porque estos parásitos pasaron por un cuello de botella severo cuando se transmitieron por primera vez a los humanos,tal vez en los últimos 10,000 años "
Al comparar los diferentes genomas de parásitos, el equipo también encontró una expansión de una familia de múltiples genes, que gobierna la remodelación de los glóbulos rojos y, por lo tanto, ayuda al parásito a evadir las células inmunes del huésped, así como a la eliminación por el bazo ".una parte clave de la patología severa de la malaria en humanos Plasmodium falciparum infecciones ", explicó el coautor Julian Rayner, PhD, investigador de malaria en el Wellcome Trust Sanger Institute y miembro a largo plazo del equipo de investigación." La expansión de esta familia de genes de un solo gen en todos los demás parásitos de Plasmodium hasta21 genes en Laverania sugiere que la remodelación evolucionó temprano en la radiación de este grupo de parásitos de primates y contribuyó no solo a su biología única sino también a su expansión exitosa ".
"'También encontramos una región corta del genoma, que incluye dos genes de invasión esenciales, donde Plasmodium falciparum era mucho más diferente de sus parientes cercanos de lo que esperábamos ", dijo Lindsey Plenderleith, PhD, becaria posdoctoral en la Universidad de Edimburgo, quien junto con Sundararaman comparó y anotó los diversos genomas de parásitos. Análisis posteriores arrojaron el sorprendente hallazgo de que estoEl fragmento de ADN se transfirió horizontalmente, de una especie a otra, al antepasado del gorila Plasmodium falciparum .
"Es tentador especular que este evento inusual predispone de alguna manera al precursor de Plasmodium falciparum para colonizar humanos ", agregó Hahn." Sin embargo, esta transferencia de genes claramente no es toda la historia ".
Aunque el origen de Plasmodium falciparum ahora está bien establecido a partir de investigaciones anteriores de este grupo, no se sabe nada sobre las circunstancias que condujeron a su aparición ". Conseguir secuencias enteras del genoma del parásito a partir de pequeñas cantidades de sangre de mono sin procesar nos ayudará a comprender mejor lo que sucedió y sipuede volver a ocurrir ", dijo Sundararaman.
"Es un momento emocionante para estudiar especies de Plasmodium que no se pueden cultivar y, por lo tanto, se han descuidado debido a la dificultad de obtener cantidades suficientes de ADN para la secuenciación del genoma completo", dijo Hahn. El equipo planea, como siguiente paso, usarla técnica de amplificación del genoma selecto ahora validada para secuenciar genomas adicionales de parásitos simios para identificar las interacciones específicas del huésped y los requisitos de transmisión, descubriendo así vulnerabilidades que pueden explotarse para combatir la malaria humana.
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Materiales proporcionado por Facultad de medicina de la Universidad de Pensilvania . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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