Создан транскриптомный атлас стадий жизненного цикла малярийного плазмодия

Исследователи из института Сенгера (Кембридж) создали атлас, содержащий транскриптомные профили более чем 1700 особей Plasmodium berghei на разных стадиях жизненного цикла паразита. Ученые изолировали и очищали клетки P. berghei, взятые в разных точках жизненного цикла, начиная от момента, когда комар, укусивший млекопитающее, заражает его кровь спорозоитами. Затем паразиты собираются в печени хозяина, где развиваются и размножаются бесполым путем перед тем, как поселиться в эритроцитах. Во время эритроцитарной стадии плазмодии снова размножаются, разрывают инфицированные эритроциты изнутри и заражают новые клетки. На этой стадии они могут попасть в организмы других комаров и мигрируют к ним в среднюю кишку и слюнные железы.

Ученые утверждают, что выявили паттерны экспрессии, присутствующие у плазмодия в зависимости от стадии жизненного цикла, стратегии и хозяина.

«Мы создали атлас активности генов на протяжении всей жизни паразита. Это первый такой атлас для одноклеточного организма, — утверждает Вирджиния Ховик, постдокторант в институте Сенгера и соавтор статьи. — Жизненный цикл малярийного паразита — ключ к пониманию малярии, и клеточный атлас поможет нам разобраться в нюансах жизни плазмодия, чтобы эффективно контролировать это заболевание».

Используя модифицированную технологию секвенирования РНК под названием Smart-seq2, исследователи определили транскриптомные профили единичных клеток на каждой стадии их жизненного цикла. Они выявили экспрессию в среднем 1527 генов на клетку, с небольшими изменениями в зависимости от стадии жизненного цикла и от хозяина. К этому они добавили капельное секвенирование почти 16000 клеток малярийных паразитов на эритроцитарной стадии — представителей вида Plasmodium berghei и других, вызывающих малярию, выращенных в мышах или в культуре — P. falciparum, P. malariae, and P. knowlesi.

Оказалось, что у разных видов плазмодия на этой стадии активируется один и тот же набор генов с небольшими различиями. Однако у паразитов, заражающих разных хозяев, эта стадия имеет различную продолжительность.

Исследователи также выделили у паразитов около 20 кластеров экспрессии генов. В двух из них находились в основном гены домашнего хозяйства (гены, необходимые для поддержания базовых жизненных функций клетки, как правило, экспрессируются на постоянном уровне), но большинство кластеров содержали гены, которые экспрессировались только на определенной стадии. Например, кластер 16 содержал гены, экспрессирующиеся в период инвазии; функции одних известны, других — возможно, будут выяснены. Предполагается, что изучение этих кластеров экспрессии поможет определить возможные мишени для лекарств, ключевые на тех или иных стадиях.

Авторы статьи считают, что этот атлас можно было бы использовать, чтобы связать транскриптомные данные с конкретными стадиями жизненного цикла паразитов, как они сделали для P. berghei and P. falciparum. При исследовании клинических образцов выяснилось, что транскриптомы группируются в зависимости от стадии жизненного цикла, но не от донора образца. Это говорит о том, что данный подход можно применять для изучения паразитов, изолированных в естественной среде.