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l'ordonnancement d'Unique-génome indique la génétique et l'évolution de parasite de malaria

La compréhension comment les parasites de malaria évoluent après qu'un être humain soit mordu par un moustique infecté est très difficile. Il peut y avoir des milliards de différents parasites en circulation sanguine d'un patient et les techniques de ordonnancement génétiques traditionnelles ne peuvent pas recenser la matière première pour l'évolution : mutations neuves.

Si vous voulez comprendre si les parasites sont associés entre eux, s'ils sont tous d'un moustique ou les dégagements de moustique multiples, et quelles mutations nouvelles apparaissent dans une infection, alors vous devez la porter pour avaler au niveau individuel de génome. »

Ian Cheeseman, Ph.D., professeur adjoint et Co-Fil du programme d'interactions d'Hôte-Agent pathogène à l'institut de recherche biomédicale du Texas

Grâce à une combinaison des techniques avancées, de Cheeseman et de ses collaborateurs peut maintenant ordonnancer les génomes de différents parasites trouvés dans le sang des patients infectés. Notamment, elle peut maintenant faire ceci même lorsque le fardeau d'infection est très inférieur, qui peut se produire pendant des infections asymptomatiques. Elle décrit leur approche ce mois dans l'hôte et le microbe de cellules de tourillon. Gagnant cette vue incroyablement détaillée de génétique et d'évolution de parasite de malaria est prévu donner des chercheurs et des entreprises pharmaceutiques des munitions pour développer plus de traitements efficaces, de vaccins ou de traitements.

La malaria infecte plus de 200 millions de personnes par année, détruisant plus de 400.000 en 2019 - plus d'entre eux des jeunes enfants. Des cinq substances de parasite de malaria qui infectent des êtres humains, deux sont les plus répandus : Falciparum de Plasmodium, qui est le plus mortel ; et vivax de Plasmodium, qui est la principale cause des infections périodiques de malaria parce qu'il peut se trouver en sommeil dans le foie et réapparaître plus tard.

« Nous avons été réellement excités pour comprendre comment cette étape en sommeil de foie pourrait influencer la variation génétique et l'évolution dans une infection de vivax de P., » dit le Co-premier l'auteur diamètre de papier d'Aliou, Ph.D., un chercheur post-doctoral dans le laboratoire de Cheeseman qui est maintenant à l'École de Médecine d'Université du Maryland.

Le défi est que quand le vivax de P. apparaît, il infecte seulement les hématies très jeunes, ainsi les parasites sont rares dans le sang. Analyser de telles concentrations faibles de l'infection est l'équivalent de microbiologie de trouver un pointeau dans une meule de foin.

Les scientifiques commencent par les hématies, qui deviennent légèrement magnétiques si infectées avec des parasites de malaria. Ils ont utilisé un aimant à puissance élevée pour séparer les hématies infectées des cellules non infectées. Les cellules infectées ont été alors faites fonctionner par une machine appelée un cytometer de flux, qui emploie un laser et des balises fluorescentes pour trouver s'il y a en effet présent du parasite ADN. Des cellules avec le parasite ADN sont faites flac un dans des puits de test et éventuel passage par une machine de ordonnancement génétique pour traduire chaque génome individuel de parasite.

L'ordonnancement unicellulaire permet aux scientifiques de comparer avec précision différents génomes à un des des autres de parasite pour déterminer à quel point ils relatifs sont entre eux. Ils peuvent également réellement creuser vers le bas et indiquer exactement des différences uniques dans code génétique - dites qu'A est changé en T - pour voir ce qui s'est produit depuis le parasite infecté ce patient.

« Nous nous attendrions à ce que ces mutations toutes neuves soient dispersé fait au hasard dans tout le génome, » Cheeseman dit. « Au lieu, nous trouvons qu'elles visent souvent une famille de gènes cette transcription de contrôles dans la malaria. »

Mais ce n'est pas la seule chose notable au sujet des résultats. Ce qui excite réellement Cheeseman est que quand les caractéristiques de ordonnancement unicellulaires comparées d'équipe pour le vivax de P. et le falciparum de P., la même famille de gènes de transcription ont contenu la majorité de mutations neuves pour les deux substances.

« Nous avons deux espèces différentes de malaria de deux parties du monde différentes, la Thaïlande et le Malawi, » il dit. « Quand nous voyons la même chose se produire indépendamment dans différentes espèces, c'est un exemple d'évolution convergente. »

En d'autres termes, les procédés assimilés pourraient former les configurations assimilées de mutation dans les deux substances, quoique leur dernier ancêtre courant ait été des millions il y a d'années.

L'équipe ne sait pas encore quel choc les mutations ont sur le parasite et sa capacité de persister et d'endommager dans des hôtes humains. Les mutations peuvent être critiques pour la survie, ou quelque chose comme la résistance au médicament, ou peuvent indiquer ces gènes sont sans importance.

« Nous ne savons pas ce que ces mutations font, » Cheeseman dit. « Mais le fait qu'elles visent ce qui est vu pour être assez une première partie du cycle de vie de parasite est intéressant et digne de beaucoup de suivi. »

Source:
Journal reference:

Dia, A., et al. (2021) Single-genome sequencing reveals within-host evolution of human malaria parasites. Cell Host & Microbe. doi.org/10.1016/j.chom.2021.08.009.