请引用本文为:Mohring等。al。,(2020)。CRISPR-CAS9基因组编辑疟原虫,生物协议10(4):E3522。doi:10.21769/bioprotoc.3522。
请引用本文:Mohring 等人,(2020 年)。诺氏疟原虫的 CRISPR-Cas9 基因组编辑,Bio-protocol 10 (4): e3522。DOI:10.21769/BioProtoc.3522。
从人类疟疾寄生虫的基因组分析中获得的见解使我们对碱性疾病生物学,耐药性,疟疾流行病学和分子生态学的理解有所了解。技术进步以及分子和基因组工具的成本降低的消除措施,包括大规模(> 20,000个恶性疟原虫全基因组),合作的努力,以产生公开可用的人群水平的整体基因组数据以及对靶向测序的使用方法,以监测实时基因属于实时的基因种群。这项工作的大部分都集中在引起寄生虫的寄生虫的原发性人麦芽膜上。然而,由于许多国家通过这两种物种造成的疟疾消除,包括研究不足的人畜共患病诺里斯(P. Knowlesi)在内的其他疟疾寄生虫正在变得越来越关注。因此,我们研究计划的一部分是使用尖端的基因组和生物信息学技术来更好地了解P. Knowlesi的生物学,生态学和流行病学。这项工作是与马来西亚,印度尼西亚,新加坡,泰国,英国,美国和荷兰以及澳大利亚的海外合作伙伴进行的。我们以基因组为中心的计划涉及全基因组关联研究,大规模的种群遗传学分析以及分子监测工具的发展。我们的最终目标是为东南亚的疟疾消除努力做出贡献。
疟原虫造成非洲以外的大多数疟疾病例。与p不同。恶意,p。Vivax生命周期包括休眠的肝脏,催眠症,在没有蚊子传播的情况下会引起感染。一种针对p的有效疫苗。Vivax血液阶段将限制这种复发感染的症状和病理,因此可能在控制该物种的控制中起关键作用。p。vivax落后于p。恶性菌,有许多识别的tar-得到了几个转换为II期测试。相比之下,只有一个p。基于Divax血液阶段疫苗基于DUFFY结合蛋白(PVDBP)的候选疫苗已达到IA期,这在很大程度上是因为缺乏p的持续体外培养系统。Vivax限制了新候选人的系统筛选。我们使用了p之间的密切系统发育关系。vivax和p。knowlesi(人类红细胞中存在体外培养系统),以测试系统反疫苗学的可扩展性以识别和确定p的优先级。Vivax血液阶段目标。p。在哺乳动物的表达系统中,预测在红细胞侵袭中起作用的可在红细胞侵袭中起作用。 这些抗原中的八种用于产生多克隆抗体,这些抗体被筛选,以识别p中的直系同源蛋白的能力。 knowlesi。 knowlesi和嵌合p。 knowlesi基因与他们的p。在哺乳动物的表达系统中,预测在红细胞侵袭中起作用的可在红细胞侵袭中起作用。这些抗原中的八种用于产生多克隆抗体,这些抗体被筛选,以识别p中的直系同源蛋白的能力。knowlesi。knowlesi和嵌合p。knowlesi基因与他们的p。然后对这些抗体进行了测试,以抑制两种野生型P的生长和侵袭。使用CRISPR/CAS9进行修改以交换p。Vivax直系同源物。诱导抑制抗体的候选者
已知疟原虫分泌的蛋白质具有改变的血小板蛋白重复(SPATR),在疟疾寄生虫入侵宿主红细胞中起着重要作用。该蛋白具有免疫原性,被认为是针对疟疾寄生虫感染的潜在疫苗候选者之一。到目前为止,仅在P. knowlesi spatr(PKSPATR)上进行了少数免疫学研究,这些研究都没有研究该蛋白质的免疫保护性能。在本研究中,在体外蛋白石侵袭抑制测定中评估了抗PKSPATR抗体抑制人类红细胞侵袭的能力。从用重组PKSPATR免疫的兔子的血清中收集抗体。由梅罗洛氏浸润抑制测定法结果显示,浓度依赖性方式(浓度范围:0.375 - 3.00 mg/ml)的显着抗体浸润抑制活性,抑制率范围为20%至32%。未来的研究,例如抗PKSPATR抗体抑制对人肝细胞侵袭的抑制作用,需要进行评估PKSPATR作为Knowlesi疟疾疫苗候选者的潜力。
全球恶性疟原虫(最致命的疟疾寄生虫,也是非洲大陆最流行的疟疾寄生虫)印度尼西亚恶性疟原虫、间日疟原虫(撒哈拉以南非洲以外大多数国家的主要疟疾寄生虫)和诺氏疟原虫 https://www.who.int/teams/global-malaria-programme/reports/world-malaria-report- 2023
恶性疟原虫中耐药性的复发性出现增加了遗传验证耐药性机制并确定新靶标的紧迫性。反向遗传学促进了基因组规模的基因敲除筛网和弓形虫弓形虫的基因组规模的敲除筛选,其中多个向量的合并转染对于增加规模和吞吐量至关重要。这些方法尚未在人类疟疾物种(如恶性疟原虫和诺尔斯氏菌)中实施,部分原因是在这些物种中可以进行合并转染的程度尚待评估。在这里,我们使用下一代测序来定量摄取94个条形码向量的池。载体采集的分布使我们能够估计寄生虫种群所取的条形码和DNA分子的数量。恶性疟原虫转染物的稀释克隆表明,单个克隆具有多达七个偶发性条形码,表明尽管转染效率低下,多个载体的摄入量经常发生。对三个光谱呈现的荧光记者的转染使我们能够评估不同的转染方法,并发现Schizont阶段转染限制了寄生虫接收多个向量的趋势。与恶性疟原虫相比,我们观察到,诺尔斯氏菌的较高转染效率导致文库几乎完全表示。这些发现对如何在可培养的质量物种中缩放反向遗传学具有重要意义。
引起疟疾的疟原虫通过传染性按蚊叮咬传播。有关寄生虫传播方式的详细信息,请参阅附录 A:疟疾生命周期。五种疟原虫可导致人类患病:恶性疟原虫、间日疟原虫、卵形疟原虫、三日疟原虫和诺氏疟原虫。由于疟疾在 20 世纪 50 年代初在美国被消灭,因此人们认为美国居民对疟疾没有免疫力,容易患上重病甚至死亡。在美国,每年约有 2,000 人被诊断出患有疟疾,其中大多数人是在存在持续蚊媒传播(输入性疟疾)的国家感染疟疾的。由于可传播疟疾的按蚊遍布大多数州,因此在美国境内,疟疾有可能从输入病例传播给非旅行者(但很少见)。
由各种疟疾寄生虫菌株(如恶性疟原虫,疟原虫,卵子,卵子疟原虫,疟原虫,疟原虫疟疾和疟原虫诺氏疟原虫)引起的疟疾是对全球人类健康的主要威胁。据估计,大约33亿人有患这种疾病的风险[1]。对人类微生物组的最新研究表明,居民微生物群落与血液寄生虫的风险之间存在联系,从而提供了基于微生物疾病治疗的潜力,例如益生菌[2]。免疫反应在疟疾的病理生理学中起着至关重要的作用。虽然氯喹曾经是治疗恶性疟原虫疟疾的首选药物,但该物种的抗药性的出现使其效果降低[1]。益生菌是微生物,可为消费者提供健康益处。它们通常是革兰氏阳性细菌,主要是从肠道菌群中分离出来的,并且已知可以增强宿主中的免疫反应。益生菌针对各种病原体具有菌株特异性的有效性,并可以调节肠道微生物,从而影响免疫细胞和Peyer的斑块细胞[1]。通过与这些细胞相互作用,益生菌可以刺激IgA和IgM等抗体的产生,从而导致免疫反应的总体增强。鉴于这些特性,含有有益微生物和潜在益生菌的发酵食品可能是增强免疫反应和降低疟疾严重程度的有前途的途径。
疟疾是由疟原虫在患者中的快速增殖而引起的,疾病的严重程度与循环中感染的红细胞数量相关。红细胞内的寄生虫乘以分数称为精神分裂,并通过非典型多核细胞分裂模式发生。调节单个祖细胞产生的子细胞数量的机制知之甚少。,我们使用超分辨率的延时显微镜来量化恶性疟原虫和诺尔斯氏菌中的核繁殖动力学,研究了基本的调节原则。这证实了子细胞的数量与一个模型一致,在该模型中,反机制调节乘法但与计时器机制不相容。p。核分裂开始时恶性细胞体积与最终的子细胞数量相关。随着精神分析的进行,核细胞质体的体积比(迄今为止都被发现在所有真核生物中都恒定,显着增加,可能是为了适应指数的多层核。通过稀释培养基来耗尽营养,导致寄生虫产生较少的植物,减少增殖,但在精神分裂症结束时不会影响细胞体积或总核体积。我们的发现表明,与疟原虫寄生虫增殖有关的反机制整合了细胞外资源状态,以修改血液阶段感染期间的后代数量。