Клеточные биологи систематически исследовали геном малярийного паразита Plasmodium на протяжении всего его жизненного цикла в ходе широкомасштабного эксперимента. Исследователи смогли определить сотни целей, которые срочно необходимы для разработки лекарств и вакцин, чтобы искоренить это заболевание.
Несмотря на значительные усилия в области медицины и науки, более 400 000 человек во всем мире по-прежнему умирают от малярии. Инфекционное заболевание передается от укуса комаров, инфицированных малярийным паразитом Plasmodium. Геном паразита относительно невелик и насчитывает около 5000 генов. В отличие от клеток человека, паразиты Plasmodium обладают только одной копией каждого отдельного гена. Если удалить ген из всего генома паразита, то это напрямую приводит к изменению фенотипа паразита.
Международный консорциум воспользовался этим фактом. Исследователи провели работы по уничтожению генов малярийных паразитов в масштабах всего генома:
Они специально удалили более 1300 отдельных генов, наблюдали за эффектами в течение всего жизненного цикла паразита и, таким образом, смогли определить множество новых мишеней в патогенах.
Индивидуальные генетические коды ускоряют исследования на десятилетия.
Исследователи использовали модель мышей по малярии, созданную в Институте клеточной биологии. Каждый из 1300 паразитных генов был заменен индивидуальным генетическим кодом для анализа того, как удаление отдельных генов влияет на паразита.
Использование индивидуальных кодов позволяет одновременно изучать многих паразитов и тем самым значительно сокращает время их анализа. После трех лет исследований международному консорциуму удалось систематически проверять геном паразита на всех стадиях жизненного цикла.
"Экран удаления, позволил нам идентифицировать сотни целей, особенно в метаболизме паразитов"
Расчеты моделей расширяют экспериментальные результаты
Для систематического анализа большого количества идентифицированных метаболических генов исследователи, используя данные скрининга генома малярии, рассчитали модели, которые показывают основные метаболические пути паразита.
"Благодаря этим моделям теперь можно предсказать, какие из ранее не исследованных генов являются жизненно важными для паразитов и поэтому подходящими для борьбы с малярией"
Некоторые из этих прогнозов были затем экспериментально подтверждены учеными.
"Широкогеномный экран с соответствующими метаболическими моделями представляет собой прорыв в исследованиях малярии"
"Наши результаты помогут многим исследователям малярии во всем мире. Теперь они могут сосредоточиться на основных паразитных генах и разработать эффективные лекарства и вакцины против различных стадий жизни паразита", - добавила д-р Эллен Бушелл, бывший научный сотрудник Института Сангера.
Успех благодаря лучшей инфраструктуре и международному сотрудничеству
Такой подход к исследованиям стал возможен только благодаря сочетанию огромных возможностей секвенирования и клонирования и исключительной инфраструктуры, и установлен весь цикл жизни малярийных паразитов. Кроме того, ученые оснащены исключительным набором высокопроизводительных микроскопов, которые позволяют проводить исследования на высоком уровне на различных стадиях жизненного цикла паразита. Благодаря этой прекрасной инфраструктуре появилось множество международно признанных исследований по ранней фазе паразитной инфекции.
"Это иллюстрирует усилия по проведению данного исследования, анализу данных и моделированию экспериментальных результатов, чтобы привести их в значимый контекст"
