最致命的人类疟疾寄生虫揭示其盔甲中的基因组裂缝

科学家们首次揭示了最致命的人类疟疾寄生虫恶性疟原虫(Plasmodiumfalciparum)的必需基因。来自Wellcome Sanger研究所和南佛罗里达大学(USF)的研究人员创造了新的基因组技术来分析寄生虫中的每个基因并确定哪些基因是必不可少的。

发表在“科学”杂志上的核心遗传物库将帮助研究人员确定新的药物靶点并确定其优先次序，以对抗这种致命的疟疾形式。

疟疾是由疟原虫寄生虫引起的，2016年有超过2亿人受到感染，全世界有近50万人死于该病，其中主要是5岁以下的儿童。

为了了解寄生虫需要哪些基因，研究人员几乎破坏了寄生虫的5,400个基因中的每一个。令人惊讶的是，他们发现这些基因中有一半以上是寄生虫在红细胞中生长所必需的。

去年，桑格研究所的研究人员使用小鼠疟疾寄生虫伯氏疟原虫(Plasmodiumberghei)进行了一项相关研究，但致命的人体寄生虫需要采用不同的方法。协作团队使用称为piggyBac-transposon插入诱变的专门技术随机灭活基因，然后开发新的DNA测序技术以鉴定哪些恶性疟原虫基因受到影响。

该研究的资深作者之一和南佛罗里达大学全球健康与传染病研究中心主任约翰亚当斯教授说：“我们团队所做的是开发一种分析这种寄生虫基因组中每个基因的方法。使用我们的基因分析工具，我们能够确定每个基因对寄生虫存活的相对重要性。这种理解将有助于指导未来针对这些必需基因的药物开发工作。“

恶性疟原虫是世界上所有疟疾病例的一半，造成大约90%的死亡，使其成为现存最致命的疟疾寄生虫。疟疾是一种可治疗的疾病，如果及早发现，但目前的抗疟药物在许多地区由于抗药性增加而失败，急需新药。

研究人员制造了超过38,000个突变，然后寻找未改变的基因，这意味着它们对寄生虫的生长至关重要。他们发现了超过2,600种这些必需基因，其中约1,000种在所有疟原虫物种中都是保守的，并且具有完全未知的功能。

来自Wellcome Sanger研究所的论文作者Iraad Bronner博士说：“疟疾寄生虫在技术上极难操作和测序，直到这项研究中，只有少数恶性疟原虫的必需基因已被确定。我们的技术进展使我们能够识别恶性疟原虫中的所有必需基因，这是第一次人类疟疾寄生虫成为可能。“

在过去几十年中，疟原虫寄生虫已经进化出对许多药物的抗性，并且对目前的前线抗疟药物青蒿素具有抗性的寄生虫的传播是一种新兴的威胁。青蒿素如何杀死寄生虫仍然是未知的，但人们认为抗性可能与降解细胞内蛋白质的蛋白酶体途径有关。在这项研究中发现的许多必需基因都在蛋白酶体途径中，使其成为克服青蒿素抗性的良好靶标。

该研究的高级作者和惠康桑格研究所的高级组组长Julian Rayner博士说：“我们现在比以往任何时候都需要新的抗疟疾药物目标，因为我们目前的抗疟药物正在失败。这是第一次大规模遗传研究在主要的人类疟原虫，恶性疟原虫，并给出了2680倍的列表必需的基因，研究人员能够有希望能够优先考虑药物。我们希望这个功能基因组学方法将有助于加快管道，开发新的治疗这种破坏性疾病的目标“。