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“自杀开关”研究揭示了一种有希望的新型疟疾疫苗候选

“自杀开关”研究揭示了一种有希望的新型疟疾疫苗候选

研究人员发现了一种很有前途的对抗疟疾的新策略。疟疾是一种由蚊子传播的寄生虫,每年夺去近50万人的生命。

在《自然》杂志上发表的一项研究中,研究人员筛选了对严重疟疾感染有天然免疫抵抗力的儿童的血液样本。这项研究发现了一种针对一种名为PfGARP的特殊疟疾蛋白质的抗体,这种抗体似乎可以保护有抵抗力的儿童免受严重疾病的侵害。实验室测试表明,PfGARP抗体似乎激活了疟疾的自毁机制,导致寄生在人类红细胞内的寄生虫细胞经历一种程序化的细胞死亡。

该研究小组希望用PfGARP疫苗接种个体产生抗PfGARP抗体,或直接注入抗PfGARP抗体,可以保护他们免受严重的疟疾。研究人员报告说,该小组开发了这些疫苗的初步版本,并在非人灵长类动物身上进行了测试,显示出了希望。

我们在对非人灵长类动物的两项独立研究中证明,用PfGARP疫苗接种可以预防一种致命的疟原虫。该研究的资深作者、布朗大学沃伦·阿尔珀特医学院教授、罗德岛医院国际健康研究中心实验室主任乔纳森·库尔蒂斯博士说。令人兴奋的是,这是一种疫苗接种策略,它以一种以前从未被攻击过的方式攻击疟疾。一种寄生虫与自己的死亡串通一气的方式。我们希望这种疫苗,也许与其他的疟疾抗原结合,将转化成一种策略,帮助人们预防严重的疟疾。

研究人员说,人类疫苗的试验可能还需要数年时间,而且也没有办法确定它是否有效。但是,研究小组希望,这项寻找自然发生的抗病的因素的研究方法,将被证明是有效的,而其他方法没有。

寻找抗体

这篇新论文中所描述的研究结果历时近20年,首先是由美国国立卫生研究院(National Institutes of Health)的米哈尔·弗里德(Michal Fried)和帕特里克·达菲(Patrick Duffy)领导的流行病学研究。从2001年左右开始,他们开始在坦桑尼亚招募一批儿童。这些孩子一出生就被纳入研究,研究人员对他们进行了多年的跟踪观察,看他们当中谁对疟疾产生了获得性免疫应答。

人们做了大量的流行病学工作,只是为了确定哪些孩子有抗药性,哪些没有抗药性。柯蒂斯说。只有在我们知道了它们的抗性水平之后,我们才能利用这些信息来识别这些寄生虫的靶标,而这些靶标只能被有抗性的孩子产生的抗体识别,而不能被易感的孩子产生的抗体识别。

在这项最新研究中,研究小组从坦桑尼亚队列中选择了12名耐药和14名易感儿童。研究人员观察了从两岁左右的儿童身上采集的血液样本,这一年龄段的儿童似乎出现了自然获得性免疫。利用一种复杂的方法,将疟疾蛋白一个接一个地引入每个血液样本,研究人员可以寻找存在于耐药样本而非易感样本中的特定蛋白的任何抗体。这项研究发现,PfGARP是造成耐药性的一个潜在因素。

在鉴定了PfGARP之后,研究人员在246名儿童的大样本中检测了抗体对PfGARP的反应是否与耐药性相关。他们发现,没有抗pfgarp抗体的儿童患严重疟疾的风险是有抗体的儿童的2.5倍。

“没有,杀死switch”

下一步是试图了解抗pfgarp抗体如何影响寄生虫。一系列实验室实验表明,PfGARP蛋白是由疟疾滋养体细胞产生的,滋养体细胞以红细胞内的营养物质为食。然后,该蛋白被运送到红细胞外膜,在那里,它使寄生虫细胞容易受到抗体的攻击。

这是一个切断开关。柯蒂斯说。当抗体与蛋白质结合时,它会发出一个信号,告诉滋养体萎缩死亡。当我们在培养皿中把抗体引入样本时,我们最终得到的是98%或99%的死亡寄生虫。

这种蛋白质的活性回避了一个问题:为什么有机体会进化出这样一种自毁机制?Kurtis认为它可能已经进化成一种感知寄生虫宿主处于危难中的手段。

杀死寄主并不一定对寄生虫最有利。柯蒂斯说。保持宿主感染但存活意味着寄生虫有更多的机会繁殖。因此,这可能是一种感知宿主处于困境的方法,然后相应地减少寄生虫的负载。

抗pfgarp抗体劫持了进化系统并使其对抗寄生虫。

在发现PfGARP抗体可以杀死寄生虫后,研究人员开发了两种类型的PfGARP疫苗。这两种物质对非人类的灵长类动物都有保护作用。

一个新的策略

以前开发疟疾疫苗的努力取得了有限的成功。但参与这项最新研究的研究人员表示,他们有理由相信,这种新策略可能会在其他人失败的地方取得成功。这是因为它在感染周期中与其他疫苗不同的时间点攻击寄生虫。

当被感染的蚊子叮咬时,它会注射一种叫做子孢子的线状细胞,这些细胞会通过血液进入肝脏。在那里,寄生虫变异成一种称为分生子的不同类型的细胞,大量离开肝脏感染红细胞。一旦它们侵入了红细胞,这些寄生虫就会再次变形为滋养体,在它们爆发出来重新开始循环之前,滋养体以细胞内的营养物质为食。

一种针对第一阶段的现有疫苗;目的:预防肝脏感染;取得了有限的成功。库尔蒂斯说,这在一定程度上是因为干预的时间窗口太小了。

寄生虫从蚊子到肝脏需要5分钟。他说。因为它的速度很快,需要大量的抗体来阻止它。如果只有一个孢子进入,你就得了疟疾。

库尔蒂斯说,这种新疫苗针对的是滋养体阶段,这一阶段最多持续一天。研究人员希望,干预时间越长,杀死寄生虫所需的抗体量就越少,从而研制出更有效的疫苗。

这给了我们24小时而不是5分钟的干预时间。柯蒂斯说。在此期间,寄生虫表达PfGARP和mdash;一个杀死开关。我们设计了一种激活它的疫苗。

研究人员计划继续在动物模型中测试不同版本的疫苗,并最终在未来几年内开始人体试验。

这是一个令人难以置信的团队努力,包括传染病专家、病理学家、流行病学家、遗传学家和分子生物学家。柯蒂斯说。是所有这些人让这一切成为可能,我们希望最终的结果将是一种能够拯救生命的疫苗。

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参考文献:Anti-PfGARP可激活寄生虫程序性细胞死亡,减少严重疟疾;迪帕克k . Raj,阿洛克Das Mohapatra Anup Jnawali,詹娜Zuromski, Ambrish Jha,杰拉尔德·Cham-Kpu Brett谢尔曼,雷切尔·m·Rudlaff克里斯蒂娜·e·尼克松,尼古拉斯·希尔顿安德鲁?诉Oleinikov奥尔加·Chesnokov约旦梅里特、Sunthorn Pond-Tor,劳伦·伯恩斯,格兰特快活,Choukri本,爱德华·Kabyemela Atis航站Muehlenbachs,林恩·兰伯特Sachy Orr-Gonzalez,尼娜f . Gnä挖,David a . Fidock Sangshin公园,杰弗里·d·Dvorin Norbert当然喽,Weissman,芭芭拉·l·梅应k . TamJennifer F. Friedman, Michal Fried, Patrick E. Duffy and Jonathan D. Kurtis, 2020年4月22日,《自然》。

DOI: 10.1038 / s41586 - 020 - 2220 - 1

这项工作得到了美国国立卫生研究院(R01-AI076353, R01-AI127699, R01-AI110699, R01-AI52059, r01 - ai092120, R01-AI145941, R01-AI102907, COBRE CCRD P20GM103421)、寿命医院系统研究先导奖和法案的支持。梅琳达·盖茨基金会(1364年)。

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