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研究人员使用一种称为激光光镊的工具，来研究致病寄生虫和红细胞之间的相互作用。研究结果揭示一个令人惊讶的新见解，为疟疾生物学和更有效的药物或疫苗的发展铺平了道路。 |
疟疾是一种由寄生虫入侵红细胞而引起的致命性疾病。而这个感染过程之所以鲜为人知，是因为它发生的太快了，这有可能解释为什么目前还没有被认可的疟疾疫苗。发表于2014年8月19日的《Biophysical Journal》杂志上的一项研究中，研究人员使用一种称为激光光镊的工具，来研究致病寄生虫和红细胞之间的相互作用。研究结果揭示一个令人惊讶的新见解，为疟疾生物学和更有效的药物或疫苗的发展铺平了道路。
“使用激光镊子，来研究被侵袭的红细胞让我们在整个过程中获得前所未有的控制水平，将有助于我们在单细胞水平下理解这一关键过程，”这项研究的资深作者、威康信托基金会桑格研究所的朱利安·雷纳说。
引起疟疾的寄生虫(恶性疟原虫)，通常离开一个红血细胞后，不到一分钟就侵袭另一个，然后失去感染宿主细胞的能力以及在两三分钟内释放。为了研究这种瞬态事件，雷纳和英国剑桥大学的资深作者Pietro Cicuta使用激光光镊，因为这种仪器通过施加很小的力量与高度聚焦的激光束，就可以精确地控制细胞的运动。研究人员利用光镊捕获刚从红细胞中产生的个别寄生虫，并将它们提供给其他的红血细胞，这表明该技术适合于学习入侵过程。
雷纳和Cicuta也将激光光镊用于测量寄生虫如何强烈粘附于红细胞。他们发现，粘附作用可能是由多个较弱的相互作用介导的，这可能会阻止药物或抗体的结合。此外，该团队使用技术，阐明了三种不同的抑制入侵药物如何影响寄生虫和红血细胞之间的相互作用。
这些结果表明，激光光镊是一种用于研究疟疾生物学和单细胞水平的药物机制的强大工具。“我们现在计划利用这一技术来剖析入侵的过程，以及了解每一个步骤的基因和蛋白功能，” 雷纳说。 “这将使我们能够设计出，阻止入侵的同时瞄准多个步骤的，更好的抑制剂或疫苗。”(来源：生物帮)
原文摘要：
Quantitation of Malaria Parasite-Erythrocyte Cell-Cell Interactions Using Optical Tweezers
Alex J. Crick, Michel Theron, Teresa Tiffert, Virgilio L. Lew, Pietro Cicuta, Julian C. Rayner
Erythrocyte invasion by Plasmodium falciparum merozoites is an essential step for parasite survival and hence the pathogenesis of malaria. Invasion has been studied intensively, but our cellular understanding has been limited by the fact that it occurs very rapidly: invasion is generally complete within 1 min, and shortly thereafter the merozoites, at least in in vitro culture, lose their invasive capacity. The rapid nature of the process, and hence the narrow time window in which measurements can be taken, have limited the tools available to quantitate invasion. Here we employ optical tweezers to study individual invasion events for what we believe is the first time, showing that newly released P. falciparum merozoites, delivered via optical tweezers to a target erythrocyte, retain their ability to invade. Even spent merozoites, which had lost the ability to invade, retain the ability to adhere to erythrocytes, and furthermore can still induce transient local membrane deformations in the erythrocyte membrane. We use this technology to measure the strength of the adhesive force between merozoites and erythrocytes, and to probe the cellular mode of action of known invasion inhibitory treatments. These data add to our understanding of the erythrocyte-merozoite interactions that occur during invasion, and demonstrate the power of optical tweezers technologies in unraveling the blood-stage biology of malaria.