摘要利什曼原虫寄生虫是利什曼病的因果因素,这是全球90多个国家的地方性疾病。多年来,在开发针对利什曼病的治疗方法时,传统方法集中在寄生虫上。尽管尝试了许多尝试,但尚无普遍治疗,并且可以出现阻力。在这里,我们提出并遵循一种旨在克服当前缺乏治疗的宿主定向方法。我们的方法确定了宿主细胞中潜在的治疗靶标,并提出了旨在改善免疫反应的已知药物相互作用,并阻止寄生虫生存所需的宿主机制。我们开始分析感染了利什曼原虫大调的巨噬细胞的转录因子调节网络。接下来,基于感染的调节动力学和可用的基因表达方面的纤维,我们选择了潜在的治疗靶蛋白。然后根据多层网络方案对这些蛋白质的功能进行了分析,在该方案中,我们将有关代谢途径的信息与已知药物结合在一起,这些药物与这些蛋白质进行的活性有直接联系。使用我们的方法,我们能够识别五个宿主蛋白质编码基因产物,它们是治疗利什曼病的潜在治疗靶标。此外,从已知与这些蛋白质执行功能相互作用的11种药物中,已经针对该寄生虫进行了3种测试,并以这种方式验证了我们的新方法。更重要的是,先前用来治疗其他疾病的剩余八种药物仍然是有希望的尚未受人欢迎的抗精神病药疗法。
被忽视的热带病是一组异质性疾病,其共同特征是影响贫穷和无人帮助的人群,他们几乎没有发声能力和政治权力。因此,它们很少受到制药业和学术界的关注。本研究旨在总结巴西三种被忽视的热带病疫苗开发的最新进展:恰加斯病、曼氏血吸虫病和利什曼病。为此,我们对科学文献进行了叙述性回顾,包括允许我们概述这三种疾病疫苗开发现状的出版物。针对这三种疾病的疫苗处于不同的开发阶段。针对美洲锥虫病的疫苗开发项目尚未进入临床评估阶段。对于血吸虫病,我们有处于临床评估后期的候选疫苗。对于利什曼病,已经有获得许可的兽用疫苗和处于临床评估中期的人用疫苗候选产品。这些项目资金的减少导致产品开发的缓慢。
据报道,用于治疗非洲人类锥虫病(美拉胂醇)和利什曼病(五价锑剂、米替福新)的动基体在实地表现出不同程度的耐药性。动基体治疗往往尽可能采用联合疗法,例如用于治疗非洲人类锥虫病的硝呋替莫-依氟鸟氨酸联合疗法,或用于治疗利什曼病的五价锑剂加巴龙霉素/两性霉素 B 或米替福新,这些疗法的疗效和安全性受到密切监测。通过对用于治疗非洲人类锥虫病、恰加斯病和一些用于治疗内脏利什曼病的捐赠药物进行有控制的分发,世卫组织得以支持药物警戒系统,以密切监测这些药物的标准化使用、安全性和疗效。据报道,用于治疗麻风病的大多数药物(氨苯砜、利福平、氟喹诺酮类药物等)也出现了耐药性。全球麻风病消除规划可能是唯一一个有世卫组织明确指导监测抗菌素耐药性和哨点监测系统的被忽视的热带病规划。
控制原生动物寄生虫引起的疾病是联合国的可持续发展目标之一。近年来,人们投入了大量研究来开发针对疟疾、恰加斯病和利什曼病的新一代减毒活疫苗 (LAV)。然而,这些疫苗的生物安全、生产和分销方面存在瓶颈,阻碍了其进一步发展。在临床试验中评估的第一个针对利什曼病的 LAV 中添加了辐照或遗传减毒的抗疟子孢子,这一成功表明 LAV 的缺点正在逐渐被克服。然而,LAV 的持久性是否是持续长期免疫的先决条件仍有待明确,并且需要标准化候选疫苗的临床评估程序。
Engl J Med,2013,368:107-16 [4] Jin SC,Benitez BA,Karch CM等。trem2中的编码变体增加了阿尔茨海默氏病的风险。Hum Mol Genet,2014,23:5838-46 [5] Schwabe T,Srinivasan K,Rhinn H.移动范式:小胶质细胞在阿尔茨海默氏病中的核心作用。Neurobiol Dis,2020,143:104962 [6] Zhang Y,Chen K,Sloan SA等。大脑皮层的神经胶质,神经元和血管细胞的RNA测序转录组和剪接数据库。J Neurosci,2014,34:11929-47 [7] Lloyd AF,Miron Ve。小胶质细胞在中枢神经系统中的促估计性特性。nat Rev Neurol,2019,15:447-58 [8] Butovsky O,Ziv Y,Schwartz A等。由IL-4或IFN-γ激活的小胶质细胞差异地诱导了成人茎/祖细胞的神经发生和寡构成。mol Cell Neurosci,2006,31:149-60 [9] Ulland TK,Song Wm,Huang SC等。TREM2在阿尔茨海默氏病中保持小胶质细胞代谢适应性。Cell,2017,170:649-63.E13 [10] Daws MR,Lanier LL,Seaman WE等。新型小鼠髓样DAP12-相关受体家族的克隆和表征。EUR J Immunol,2001,31:783-91 [11] Dean HB,Roberson ED,Song Y. Trem2中与神经退行性疾病相关的变体破坏了免疫球蛋白领域的顶端配体结合区域。前神经,2019,10:1252-67 [12] Sasaki A,Kakita A,Yoshida K等。小胶质细胞DAP12和TREM2基因在NASU-Hakola病中的可变表达。神经遗传学,2015,16:265-76 [13] Jay TR,Von Saucken VE,Landreth GE。trem2在神经退行性疾病中。mol Neurodegener,2017,12:56-89 [14] Forabosco P,Ramasamy A,Trabzuni D等。通过人脑基因表达数据网络分析对TREM2生物学的见解。Neurobiol老化,2013,34:2699-714 [15] Schlepckow K,Kleinberger G,Fukumori A等。与阿尔茨海默氏症相关的trem2变体发生在亚当裂解位点,并效果脱落和吞噬功能。embo mol Med,2017,9:1356-65 [16] Bouchon A,Dietrich J,ColonnaM。尖锐边缘:炎症反应可以由Trem-1触发,Trem-1是一种在中性粒细胞和单核细胞上表达的新型受体。J Immunol,2000,164:4991-5 [17] Del-Aguila JL,Benitez BA,Li Z等。 TREM2脑转录本特异性研究和TREM2突变载体。 mol Neurodegener,2019,14:18-31 [18] Lanier LL,Corliss BC,Wu J等。 带有基于酪氨酸的活化基序的免疫受体DAP12参与激活NK细胞。 自然,1998,391:703-7 [19] Thornton P,Sevalle J,Deery MJ等。 trem2在H157-S158键上通过裂解脱落,以加速阿尔茨海默氏病相关的H157Y变体。 Embo Mol Med,2017,9:1366-78 [20] Piccio L,Buonsanti C,Cella M等。 识别J Immunol,2000,164:4991-5 [17] Del-Aguila JL,Benitez BA,Li Z等。TREM2脑转录本特异性研究和TREM2突变载体。mol Neurodegener,2019,14:18-31 [18] Lanier LL,Corliss BC,Wu J等。带有基于酪氨酸的活化基序的免疫受体DAP12参与激活NK细胞。自然,1998,391:703-7 [19] Thornton P,Sevalle J,Deery MJ等。trem2在H157-S158键上通过裂解脱落,以加速阿尔茨海默氏病相关的H157Y变体。Embo Mol Med,2017,9:1366-78 [20] Piccio L,Buonsanti C,Cella M等。识别
利什曼病是拉丁美洲、非洲、亚洲和欧洲的主要公共卫生问题之一。由于缺乏人用疫苗和有效的媒介控制计划,化疗成为控制所有形式该疾病的主要策略。然而,现有药物的高毒性、治疗药物的选择有限以及耐药性寄生虫菌株的出现是与化疗相关的主要挑战。目前,只有少数药物可用于利什曼病治疗,包括五价锑化合物 (SbV)、两性霉素B及其制剂、米替福新、硫酸巴龙霉素和羟乙基磺酸喷他脒。除了药物毒性之外,利什曼病的治疗失败也是一个严重的问题。耐药性寄生虫的出现是治疗失败的原因之一,并且与该属寄生虫的多样性密切相关。由于基因组具有巨大的可塑性,抗药性可以通过改变不同的代谢途径产生,这表明抗药性机制是多因素的,极其复杂。遗传变异和基因组可塑性不仅导致现有药物存在局限性,而且使寻找新药变得具有挑战性。在这里,我们研究了阻碍药物发现的寄生虫的生物学特性。
利什曼病是拉丁美洲、非洲、亚洲和欧洲的主要公共卫生问题之一。由于缺乏人用疫苗和有效的媒介控制计划,化疗成为控制所有形式该疾病的主要策略。然而,现有药物的高毒性、治疗药物的选择有限以及耐药性寄生虫菌株的出现是与化疗相关的主要挑战。目前,只有少数药物可用于利什曼病治疗,包括五价锑化合物 (SbV)、两性霉素B及其制剂、米替福新、硫酸巴龙霉素和羟乙基磺酸喷他脒。除了药物毒性之外,利什曼病的治疗失败也是一个严重的问题。耐药性寄生虫的出现是治疗失败的原因之一,并且与该属寄生虫的多样性密切相关。由于基因组具有巨大的可塑性,抗药性可以通过改变不同的代谢途径产生,这表明抗药性机制是多因素的,极其复杂。遗传变异和基因组可塑性不仅导致现有药物存在局限性,而且使寻找新药变得具有挑战性。在这里,我们研究了阻碍药物发现的寄生虫的生物学特性。
开发针对利什曼原虫的保护性疫苗取决于抗原配方和诱导特异性免疫和持久免疫反应的佐剂。我们之前证明,鼻腔内接种编码 p36/LACK 利什曼原虫抗原 (LACK-DNA) 的质粒 DNA 的 BALB/c 小鼠在接种疫苗后可产生长达 3 个月的保护性免疫,这与疫苗 mRNA 在外周器官中的全身表达有关。在本研究中,LACK-DNA 疫苗与交联甘油醛 (CMC) 的生物相容性壳聚糖微粒相结合,以增强对晚期利什曼原虫攻击的持久免疫力。与未接种疫苗的对照组相比,接种疫苗后 7 天、3 或 6 个月感染导致寄生虫负荷显著降低。此外,接种 LACK-DNA-壳聚糖疫苗的小鼠在晚期时间点攻击后表现出长期保护作用。所获得的保护与脾细胞对寄生虫抗原的增强反应相关,其特点是增殖和 IFN-g 增加以及 IL-10 产生减少。此外,我们发现 TNF-a 的系统水平降低,这与 LACK-DNA/CMC 疫苗接种感染小鼠中观察到的较好健康状况相一致。总之,我们的数据表明壳聚糖微粒作为递送系统工具来延长 LACK-DNA 疫苗赋予的保护性免疫的可行性,这可以在针对利什曼原虫感染的疫苗制剂中进行探索。
随着被忽视的热带疾病利什曼病在全球范围的蔓延,再加上治疗方法有限,且这些治疗方法都存在耐药性、成本、毒性和/或给药问题,在病原昆虫媒介原生动物利什曼原虫中验证新药物靶点比以往任何时候都更加重要。在 2015 年引入 CRISPR Cas9 技术之前,新靶点的基因验证主要通过同源重组进行靶向基因敲除,其中大多数靶向基因(约 70%)被视为非必需基因。在本研究中,我们利用现成的全基因组测序技术重新分析了这些历史细胞系之一,即 L. major 敲除丝氨酸棕榈酰转移酶 (LCB2) 催化亚基,这会导致鞘脂生物合成完全丧失,但仍具有活力和感染性。结果发现了许多单核苷酸多态性,但也揭示了几个编码区的完全丢失,包括一个编码假定的 ABC3A 直系同源物(假定的固醇转运蛋白)的基因。假设这种转运蛋白的缺失可能促进了 LCB2 催化亚基的定向敲除和从头鞘脂生物合成的完全丧失,我们重新检查了 L. mexicana 品系中的 LCB2,该品系经过工程改造,可直接通过 CRISPR Cas9 定向操作。令人惊讶的是,LCB2 无法被敲除,表明其是必需的。然而,同时删除 LCB2 和假定的 ABC3A 是可能的。这表明假定的 ABC3A 的缺失促进了利什曼原虫中鞘脂生物合成的丧失,并表明我们应该重新检查许多其他基因被视为非必需的利什曼原虫敲除品系。
[4] Kisilevsky R. 从关节炎到阿尔茨海默病:关于淀粉样变性发病机制的最新概念。Can J Physiol Pharmacol,1987,65:1805-15 [5] György B、Lööv C、Zaborowski MP 等人。CRISPR/Cas9 介导的瑞典 APP 等位基因破坏作为早发性阿尔茨海默病的治疗方法。Mol Ther Nucleic Acids,2018,11:429-40 [6] Zetterberg H、Mattsson N. 了解散发性阿尔茨海默病的病因。Expert Rev Neurother,2014,14:621-30 [7] Jack CR Jr、Knopman DS、Jagust WJ 等人。阿尔茨海默病病理级联动态生物标志物的假设模型。Lancet Neurol,2010,9:119-28 [8] Ittner LM、Ke YD、Delerue F 等。tau 的树突状功能介导阿尔茨海默病小鼠模型中的淀粉样蛋白 β 毒性。Cell,2010,142:387-97 [9] Muralidar S、Ambi SV、Sekaran S 等。tau 蛋白在阿尔茨海默病中的作用:主要的病理因素。Int J Biol Macromol,2020,163:1599-617 [10] Wang X、Wang W、Li L 等。阿尔茨海默病中的氧化应激和线粒体功能障碍。 Biochim Biophys Acta, 2014, 1842: 1240-7 [11] Grothe M, Heinsen H, Teipel SJ. 成年年龄范围内以及阿尔茨海默病早期阶段胆碱能基底前脑萎缩。Biol Psychiatry, 2012, 71: 805-13 [12] He Y, Ruganzu JB, Jin H, et al. LRP1 敲低通过调节 TLR4/NF- κB/MAPKs 信号通路加重 Aβ 1-42 刺激的小胶质细胞和星形胶质细胞神经炎症反应。Exp Cell Res, 2020, 394: 112166 [13] Huang HC, Hong L, Chang P, et al.壳寡糖减弱Cu 2+诱导的细胞氧化损伤和细胞凋亡,涉及Nrf2激活。Neurotox Res,2015,27:411-20 [14] Tomljenovic L. 铝和阿尔茨海默病:经过一个世纪的争论,是否存在合理的联系?J Alzheimers Dis,2011,23:567-98 [15] Shen H,Guan Q,Zhang X,等。阿尔茨海默病神经炎症的新机制:肠道菌群介导的NLRP3炎症小体的激活。Prog Neuropsychopharmacol Biol Psychiatry,2020,100:109884 [16] Ferreira-Vieira TH,Guimaraes IM,Silva FR,等。阿尔茨海默病:针对胆碱能系统。Curr Neuropharmacol,2016,14:101-15 [17] Scannevin RH。针对神经退行性蛋白质错误折叠障碍的治疗策略。Curr Opin Chem Biol,2018,44:66-74 [18] Giau VV,Lee H,Shim KH 等人。CRISPR-Cas9 的基因组编辑应用促进阿尔茨海默病的体外研究。Clin Interv Aging,2018,13:221-33 [19] Gupta D,Bhattacharjee O,Mandal D 等人。CRISPR-Cas9 系统:基因编辑的新曙光。生命科学, 2019, 232: 116636 [20] Makarova KS, Wolf YI, Alkhnbashi OS, et al.更新了
