Trobar el punt feble de la malària

17 03 2014

S'ha creat un sistema innovador que imaging seguir malària infecció de les cèl·lules sanguínies en temps real per una col·laboració catalitzada per la física de Medicina iniciativa de la Universitat.

Després de més d'una dècada de la recerca en la malària, biòlegs Dr Teresa Tiffert i Dr Virgilio Lew en el Departament de Fisiologia, Desenvolupament i neurociència trobat els seus esforços a observar una etapa clau del cicle infecció greument obstaculitzada pels límits de la tecnologia disponible. Una col·laboració innovador amb físic Dr Pietro Cicuta al laboratori Cavendish i bio-imatge especialista Professor Clemens Kaminski en el Departament d'Enginyeria Química i biotecnologia és ara donant noves perspectives en aquesta devastadora malaltia.

Sota atac

La malària és causada per paràsits transmeses als humans a través de les picades de mosquits infectats. Segons l'Informe Mundial de la malària 2011, hi havia sobre 216 milions casos de malària provocant un estimat 655,000 morts en 2010. Tiffert i Lew establert Viminal malària a Cambridge el 1999 investigar la forma més mortal del paràsit, Plasmodium falciparum. Convertint cada vegada més resistents als medicaments disponibles, aquesta espècie en particular és una preocupació creixent de salut pública.

Seu enfocament actual és un pas misteriós del cicle de vida del P. falciparum ocorreguts dins el flux sanguini de l'humà infectats. Els paràsits, en aquesta etapa anomenada merozoites, adjuntar i introduïu glòbuls vermells (Eritròcits) desenvolupar i multiplicar. Després de dos dies, el nous merozoites són alliberats i infectar veïns eritròcits. Durant diversos dies, Aquest procés amplifica el nombre de parasitat eritròcits i provoca símptomes greus i potencialment letals en humans.

"Una quantitat enorme d'investigació ha estat dedicat a entendre el procés de RBC penetració,"va dir Tiffert. "El focus de molts esforços vacuna és les molècules en la superfície del paràsit i glòbuls vermells que són decisiu en el reconeixement i la penetració. La nostra col·laboració amb Clemens desenvolupat nous enfocaments que imaging per a investigar què passa en les cèl·lules després de la invasió. Però l'etapa anterior a la invasió, Quan un merozoït primers contactes una cel·la apuntat per a la invasió, fou un misteri profund. La nostra investigació indica que aquesta etapa és absolutament fonamental en la determinació de la proporció de cèl·lules que serà infectat en un individu."

Invasió que es produeixi, la punta de la merozoït ha de ser alineat perpendicularment a la membrana de la RBC. Tiffert i Lew estem centrant en com aquesta alineació ve, que ha demostrat ser un formidable desafiament tècnic. "Les merozoites són només en el torrent sanguini durant menys de dos minuts, on són vulnerables als atacs de sistema immunitari de l'amfitrió, abans d'entrar un RBC. Per a investigar què passa ens cal molta registre de pre-invasió i penetració seqüències a alta velocitat, utilitzant exageració alt i variable centrant-se en tres dimensions. I el repte real és tenir el microscopi en les escenes correctes i la gravació en exactament el moment quan una cèl·lula infectada té irrompen i alliberat merozoites-una cosa que és impossible predir,"va dir Tiffert.

Tècniques utilitzades per anteriors investigadors han produït poques gravacions útils d'aquest procés que es produeixen en la cultura, però d'aquestes està emergint una imatge sorprenent. «El contacte de la merozoït amb la RBC provoca canvis de forma vigorosa en la cel·la, no vist en qualsevol altre context.,"dir Lew. "Sembla clar que això ajuda a la merozoït d'orientar-se correctament per a la penetració, perquè tot moviment deixa tan aviat com això passa. El paràsit és d'alguna manera aconseguir la RBC per ajudar-lo a envair."

YouTube Preview Image

Un enfocament col·laboratiu

Cicuta, un professor universitari que intervenen en física de Medicina iniciativa la Universitat – que reuneix investigadors que treballen a la interfície de ciències físiques, Ciències de la vida i ciències clíniques-conèixer el trio per casualitat fa tres anys. Es va adonar podria utilitzar seu fons en física fonamental per pioner un nou enfocament a la malària comprensió. "Ha estat un gradual moviment per a mi aplicar el he après en física a la biologia,", va dir. "Des del punt de vista de la física, RBC les membranes són un material. Aquest material és molt suau i pateix deformacions i les fluctuacions, i jo estava interessat en comprendre la mecànica implicades durant la infecció de malària."

Dibuix sobre la seva experiència en el desenvolupament de tècniques experimentals, Cicuta va col·laborar amb Tiffert, Lew i Kaminski pioner un sistema totalment automatitzat que imaging que empeny els límits de l'imaging cel·lular en directe, permetent individuals eritròcits i merozoites observar durant tot el procés d'infecció. La investigació ha estat finançat per la biotecnologia i ciències biològiques Research Council i l'enginyeria i Physical Sciences Research Council.

"Aquest microscopi no només pot executar per si mateix per dies, pot realitzar totes les tasques que altrament estaria fent un humà. Es pot reenfocar, pot trobar cèl·lules infectades i ampliar, i quan es detecta un alleujament de paràsits pot canviar la seva imatge modalitat entrant a una adquisició alta proporció d'estructura. I quan ha acabat l'alliberament pot buscar al voltant de la cultura per trobar una altra cèl·lula per controlar automàticament,"va dir la Cicuta. "També volem integrar una tècnica anomenada una trampa òptica, que utilitza un raig làser per agafar les cèl lules i moure'ls, així podem oferir els paràsits a les cèl lules-nos i veure com van envair."

"Fins ara, hem pogut recollir durant 50 vídeos d'infeccions, que el meu doctorand Alex Crick ha gestionat per mostrar molt clarament que els eritròcits patir grans canvis en la forma quan la merozoites tocar-los. També hem vist canvis de forma molt estrany just abans de venir els paràsits de les cèl·lules, i volem veure si això incideix en la capacitat dels paràsits per infectar cèl·lules posteriors."

Durant el desenvolupament del microscopi, l'equip descobert variabilitat en la forma que els eritròcits infectats es comporten abans van esclatar. "És important saber que allà no és només una història. L'única manera d'esbrinar això és mirar moltes cèl·lules, que aquest sistema permet,"dir Lew. "És un nou nivell de dades que permet obtenir resultats significatius experimentalment, i comprendre millor la diversitat de la merozoites,«La Cicuta afegit.

Utilitzat en conjunció amb altres eines com fluorescents indicadors i eines biològiques moleculars, la nova tecnologia permetrà Tiffert i Lew provar la seva hipòtesis sobre l'etapa anterior a la invasió de la malaltia. Esperen determinar les etapes crítiques, que podria proporcionar pistes sobre com aturar una infecció. "Aquest microscopi és una nova eina extraordinària que té potencial per al seu ús a través d'un enorme camp de problemes biològics que impliquen les interaccions cel·lulars,"explicat Lew.

"Es pot proporcionar una ruta per a dissenyar fàrmacs antimalàrics eficaços, reduir l'eficiència invasiva i disminució de la mortalitat,"va dir Tiffert. "L'automatització que hem aconseguit amb aquest microscopi també serà molt important per a futures proves de medicaments contra la malària i vacunes,«afegit Cicuta.

 

Una iniciativa visionari

"La física de Medicina iniciativa ha estat essencial en el nostre treball,"va dir la Cicuta. La Universitat es constituí formalment la iniciativa al desembre 2008 a través de l'obertura d'un nou equipament de recerca expressament adjacent al laboratori Cavendish, finançat per la Universitat i la Fundació Wolfson. L'objectiu és trencar les barreres tradicionals que han tendit a limitar les interaccions entre investigadors de les ciències físiques i Biomèdiques.

"Vaig conèixer la meva col·laboradors a través d'un simposi física de Medicina, i el nou edifici és l'únic lloc en la Universitat on es pot fer aquest tipus d'investigació,«afegit Cicuta. "S'estableix per al maneig segur d'organismes biològics perillosos com P. falciparum, i també té les instal·lacions al disseny de maquinari per nostres Microscòpia Avançada. Aquesta obra és emocionant perquè és interdisciplinari. Aplicant la física al coneixement biòlegs han estat desenvolupant durant molts anys, podem fer molt ràpid progrés."

Per a més informació, Contacteu amb Jacqueline Gargeta l'oficina d'Afers exteriors i comunicacions Universitat de Cambridge

 

Cam.ac.uk [en línia] Cambridge (REGNECam.ac.ukam.ac.uk, 17 de març de 2014 [Ref. 06 de febrer de 2013] Disponible en la Internet: http://www.cam.ac.uk/ recerca/característiques/troballa-de la malària-feble-Espot


Accions

Informacions

Deixa el teu comentari

Vostè pot utilitzar aquestes etiquetes : <a href = "" title = ""> <abbr title = ""> <títol de l'acrònim = ""> <b> <blockquote citar = ""> <Cite> <codi> <del datetime = ""> <em> <jo> <citar q = ""> <vaga> <Fort>