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l'ordinamento del Unico genoma rivela la genetica e l'evoluzione del parassita di malaria

La comprensione come i parassiti di malaria si evolvono dopo che un essere umano è morso da una zanzara infettata è molto difficile. Ci possono essere miliardi di diversi parassiti in circolazione sanguigna di un paziente e le tecniche d'ordinamento genetiche tradizionali non possono identificare la materia prima per evoluzione: nuove mutazioni.

Se volete capire se i parassiti sono riferiti l'un l'altro, se sono tutti da una zanzara o morsi di zanzara multipli e che mutazioni novelle stanno emergendo in un'infezione, quindi dovete portarlo per scolarti al livello determinato del genoma.„

Ian Cheeseman, Ph.D., assistente universitario e Co-Cavo del programma di interazioni dell'Host-Agente patogeno all'istituto di ricerca biomedico del Texas

Grazie ad una combinazione di tecniche avanzate, di Cheeseman e di suoi collaboratori ora possono ordinare i genoma di diversi parassiti trovati nel sangue dei pazienti infettati. Considerevolmente, possono ora fare questo anche quando il carico di infezione è molto basso, che può accadere durante le infezioni asintomatiche. Descrivono il loro approccio questo mese nel host & nel microbo delle cellule del giornale. Guadagnando questa visualizzazione incredibilmente dettagliata della genetica e dell'evoluzione del parassita di malaria è preveduto di dare i ricercatori e le compagnie farmaceutiche munizioni per sviluppare i trattamenti più efficaci, i vaccini o le terapie.

La malaria infetta più di 200 milione di persone all'anno, mortale più di 400.000 nel 2019 - la maggior parte di loro bambini piccoli. Delle cinque specie del parassita di malaria che infettano gli esseri umani, due sono il più diffuso: Falciparum del plasmodio, che è il più micidiale; e vivax del plasmodio, che è la causa principale delle infezioni di ricorso di malaria perché può trovarsi dormiente nel fegato e riapparire più successivamente.

“Realmente siamo stati eccitati per capire come questa fase dormiente del fegato potrebbe urtare la variazione e l'evoluzione genetiche in un'infezione del vivax del P.,„ diciamo il co-primo l'autore diametro di carta di Aliou, il Ph.D., un ricercatore postdottorale nel laboratorio di Cheeseman che è ora alla scuola di medicina dell'università del Maryland.

La sfida è che quando il vivax del P. emerge, infetta soltanto i globuli rossi molto giovani, in modo dai parassiti sono rari nel sangue. Analizzare tali bassi livelli di infezione è l'equivalente di microbiologia di individuazione del ago di stampa in un mucchio di fieno.

Gli scienziati cominciano con i globuli rossi, che diventano leggermente magnetici una volta infettati con i parassiti di malaria. Hanno utilizzato un magnete ad alta potenza per separare i globuli rossi infettati dalle celle non infette. Le celle infettate poi sono state passate un commputer chiamato un cytometer di flusso, che usa un laser ed i tag fluorescenti per individuare se c'è effettivamente presente del DNA del parassita. Le celle con il DNA del parassita sono cadute con un tonfo uno per uno nei pozzi della prova ed infine passano un sequenziatore genetico per decodificare ogni genoma determinato del parassita.

L'ordinamento unicellulare permette agli scienziati di confrontare precisamente i diversi genoma ad uno un altro del parassita per determinare quanto relativo sono l'un l'altro. Possono anche realmente scavare giù e segnare le singole differenze con esattezza nel codice genetico - dica che A è cambiato a T - per vedere che cosa è accaduto dal parassita infettato quello paziente.

“Invitare queste mutazioni nuovissime per essere sparsi a caso in tutto il genoma,„ Cheeseman dice. “Invece, troviamo che stanno mirando spesso ad una famiglia del gene quella trascrizione di comandi nella malaria.„

Ma quella non è la sola cosa notevole circa i risultati. Che cosa realmente eccita Cheeseman è che quando il gruppo ha confrontato i dati d'ordinamento unicellulari per il vivax del P. e il falciparum del P., la stessa famiglia del gene della trascrizione ha contenuto la maggior parte di nuove mutazioni per entrambe le specie.

“Abbiamo due specie differenti di malaria da due parti differenti del mondo, la Tailandia ed il Malawi,„ dice. “Quando vediamo la stessa cosa accadere indipendente nelle specie differenti, questo è un esempio di evoluzione convergente.„

Cioè i simili trattamenti potrebbero modellare i simili reticoli di mutazione in entrambe le specie, anche se il loro ultimo antenato comune era milioni di anni fa.

Il gruppo non conosce ancora che impatto le mutazioni hanno sul parassita e sulla sua capacità di persistere e causare il danno in host umani. Le mutazioni possono essere critiche per la sopravvivenza, o qualcosa come farmacoresistenza, o possono rivelare quei geni sono poco importanti.

“Non conosciamo che cosa queste mutazioni stanno facendo,„ Cheeseman diciamo. “Ma il fatto che stanno mirando a che cosa è veduto per essere una parte equo fondamentale del ciclo di vita del parassita è interessante e degno di molto seguito.„

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.