«Никогда не было действительно хорошего способа посмотреть на функцию всех генов у любого apicomplexan паразита», говорит Уайтхед Феллоу Себастьян Луридо. «Мы ввели метод, чтобы оценить функцию всего генома. Эта технология может использоваться, чтобы изучить множество тем от питательного приобретения и ответов на свободные давления на epistasis и генетические взаимодействия.
Это – важное, прыгают вперед в том, что возможно исследовать у этих паразитов».Центры по контролю и профилактике заболеваний (CDC) оценивают, что больше чем 60 миллионов человек в Соединенных Штатах заражены T. gondii. Передача может произойти, глотая ооциты от зараженных экскрементов кошки или съев недоваренное мясо, содержащее кисты Токсоплазмы.
После инфекции некоторые здоровые люди испытывают месяц или больше гриппоподобных симптомов, но болезнь может вызвать конфискации и потенциально смертельный энцефалит в с ослабленным иммунитетом, включая пациентов, получающих пересадки, тех с ВИЧ/СПИДОМ, больными раком, пожилыми, и маленькими детьми. Если мать заражена во время беременности, она может передать паразита к своему зародышу, который может привести к ошибке, мертворождению, мозгу или повреждениям глаз или потере слуха в ее ребенке.Хотя токсоплазмоз может быть серьезной болезнью, другой apicomplexan, вызывающий малярию плазмодий паразита falciparum, убил больше чем 400 000 человек в 2015, по данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ). Поскольку T. gondii и P. falciparum тесно связаны, T. gondii может служить образцовым организмом для исследования его более смертельного кузена.
Однако исследованиям T. gondii препятствовала неспособность ученых снести гены быстро и эффективно. Вмешательство РНК (RNAi), эффективный инструмент, чтобы оценить функцию гена во многих организмах, в основном неэффективно в apicomplexans, в то время как случайный мутагенез трудно интерпретировать, потому что измененный ген трудно определить.
Генетические кресты также трудно осуществить, потому что сексуальные стадии паразита только происходят у кошек.Далее, изменяя T. gondii геном, используя CRISPR/Cas9 редактирование системы было сокращено токсичностью фермента Cas9. Чтобы преодолеть это препятствие, ученые в лаборатории Лоуридо создали РНК единственного руководства «приманки», которая эффективно уменьшает гиперактивность Cas9 на геноме. Используя это «подчинил» систему CRISPR/Cas9, исследователи смогли разрушить каждый из 8 158 генов gondii T. и изучить их отдельные функции.
Подход определил примерно 200 генов, существующих во всех apicomplexans, которые способствуют физической форме паразитов во время инфекции клеток человека.Один из этих генов кодирует для белка, что команда назвала подобный claudin apicomplexan microneme белок (CLAMP), который имеет сильный эффект на вторжение паразита в клетки – хозяев. Чтобы далее проанализировать роль белка и подтвердить ее необходимость другого apicomplexan, команда работала с лабораторией Джеккуина Найлса в MIT, чтобы снести белок в P. falciparum.
Без функционального ЗАЖИМА паразиты малярии были неспособны вырасти в эритроцитах. Результаты команды описаны онлайн на этой неделе в журнале Cell.
Хотя система CRISPR/Cas9 всего генома работает хорошо в T. gondii, эквивалентная стратегия все еще отсутствует для P. falciparum.«Малярией действительно трудно управлять таким же образом», говорит Диего Ует, постдокторский исследователь в лаборатории Lourido и соавтор бумаги Клетки. «Поскольку его геном – аденин (A) – и тимин (T) – богатый, трудно произвести сокращения, где Вы хотите.
Паразиты малярии также испытывают недостаток в несоответственном присоединяющемся к концу пути ремонта ДНК, требуя шаблона ремонта, делая сокращения с CRISPR/Cas9. Эти проблемы представляют техническое препятствие подобным подходам всего генома у этого паразита, делая Токсоплазму еще более важной моделью для малярии. Есть так, мы можем учиться».
Saima Sidik, который создал в соавторстве исследование и является научным сотрудником в лаборатории Lourido, соглашается, добавляя, «Теперь мы можем начать изменять окружающую среду, в которой паразиты находятся и видят, как они реагируют. Мы можем переставить окружающую среду, добавив наркотики, добавив свободные давления или пробуя различные типы клетки за паразитов, чтобы вторгнуться. Мы можем снести целый геном через неделю, тогда как, прежде чем мы могли только сделать, возможно, один ген месяц.
С показом CRISPR возможности бесконечны».