Los investigadores del Instituto Whitehead han llevado a cabo la primera pantalla de genoma completo en Apicomplexa, un filo de parásitos unicelulares que causan malaria, babesiosis, criptosporidiosis y toxoplasmosis. La pantalla arroja luz sobre los vastos y no estudiados alcances de los genomas de parásitos, descubriendoejemplo, una proteína común a todos los apicomplexanos.
"Nunca ha habido una muy buena forma de ver la función de todos los genes en un parásito apicomplexano", dice el miembro de Whitehead, Sebastian Lourido. "Hemos introducido un método para evaluar la función de todo el genoma. Esta tecnología puede serse utiliza para estudiar una variedad de temas, desde la adquisición de nutrientes y las respuestas a las presiones inmunes a la epistasis y las interacciones genéticas. Este es un salto importante en lo que es posible investigar en estos parásitos ".
Los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades CDC estiman que más de 60 millones de personas en los Estados Unidos están infectadas T. gondii . La transmisión puede ocurrir al ingerir ovocitos de heces de gato infectadas o al comer carne que no está bien cocida toxoplasma quistes. Después de la infección, algunas personas sanas experimentan un mes o más de síntomas parecidos a la gripe, pero la enfermedad puede causar convulsiones y encefalitis potencialmente mortal en los inmunocomprometidos, incluidos los pacientes que reciben trasplantes, aquellos con VIH / SIDA, pacientes con cáncer,ancianos y niños pequeños. Si una madre se infecta durante el embarazo, puede transmitir el parásito a su feto, lo que puede provocar un aborto espontáneo, muerte fetal, daño cerebral u ocular, o pérdida auditiva en su hijo.
Aunque la toxoplasmosis puede ser una enfermedad grave, otro apicomplexano, el parásito causante de la malaria Plasmodium falciparum , mató a más de 400,000 personas en 2015, según la Organización Mundial de la Salud OMS. Porque T. gondii y P. falciparum están estrechamente relacionados T. gondii puede servir como organismo modelo para investigar a su primo más mortal. Sin embargo, los estudios de T. gondii se ha visto obstaculizado por la incapacidad de los científicos para derribar genes de manera rápida y eficiente. La interferencia de ARN ARNi, una herramienta eficaz para evaluar la función de genes en muchos organismos, es en gran medida ineficaz en los apicomplejos, mientras que la mutagénesis aleatoria es difícil de interpretar porque la alteraciónel gen es difícil de identificar. Los cruces genéticos también son difíciles de implementar porque las etapas sexuales del parásito solo ocurren en los gatos
Además, alterando el T. gondii el genoma que usa el sistema de edición CRISPR / Cas9 fue reducido por la toxicidad de la enzima Cas9. Para superar este obstáculo, los científicos en el laboratorio de Lourido crearon un ARN de "guía" señuelo que efectivamente reduce la hiperactividad de Cas9 en el genoma. Usando esto "sometido"Sistema CRISPR / Cas9, los investigadores pudieron interrumpir cada uno de T. gondii 8,158 genes y estudian sus funciones individuales. El enfoque identificó aproximadamente 200 genes presentes en todos los apicomplexanos que contribuyen a la aptitud de los parásitos durante la infección de las células humanas.
Uno de estos genes codifica una proteína que el equipo denominó proteína de microneme de apicomplexano tipo claudina CLAMP, que tiene un fuerte efecto en la invasión del parásito de las células huésped. Para analizar aún más el papel de la proteína y confirmar su necesidad de otro apicomplexan, el equipo trabajó con el laboratorio de Jacquin Niles en el MIT para eliminar la proteína P. falciparum . Sin CLAMP funcional, los parásitos de la malaria no pudieron crecer en los glóbulos rojos. Los hallazgos del equipo se describen en línea esta semana en la revista Celda .
Aunque el sistema CRISPR / Cas9 de todo el genoma funciona bien en T. gondii , todavía falta una estrategia equivalente para P. falciparum .
"La malaria es realmente difícil de manipular de la misma manera", dice Diego Huet, investigador postdoctoral en el laboratorio de Lourido y coautor de la Celda papel. "Debido a que su genoma es rico en adenina A y timina T, es difícil generar los cortes donde se desee. Los parásitos de la malaria también carecen de la vía no homóloga de reparación final del ADN, que requiereuna plantilla de reparación al hacer cortes con CRISPR / Cas9. Estos problemas representan un obstáculo técnico para enfoques similares de todo el genoma en este parásito, haciendo toxoplasma un modelo aún más importante para la malaria. Hay tanto que podemos estudiar "
Saima Sidik, quien es coautora del estudio y es asistente de investigación en el laboratorio de Lourido, está de acuerdo y agrega: "Ahora podemos comenzar a alterar el ambiente en el que se encuentran los parásitos y ver cómo reaccionan. Podemos permutar el ambiente agregando drogas, agregando presiones inmunes o probando diferentes tipos de células para que los parásitos invadan. Podemos derribar todo el genoma en una semana, mientras que antes solo podíamos hacer un gen por mes. Con la detección CRISPR, las posibilidades son infinitas ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Whitehead para la Investigación Biomédica . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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