Sekret malarii rozszyfrowany przez mikrosokopię super rozdzielczości

Wizualizacja przeniknięcia pasożyta malarii do ludzkiej czerwonej krwinki, w najmniejszych detalach molekularnych, jest to wyzwanie, któremu podołała ostatnio dzielna ekipa badawcza z Australii. Ten postęp być może pozwoli wyobrazić sobie już wkrótce nowe terapie, które będą wymierzone właśnie w ten ściśle określony etap, aby jeszcze skuteczniej walczyć z tą groźną chorobą zakaźną.

Podczas gdy świat naukowy nie przestaje wyobrażać sobie i opracowywać różnych i zróżnicowanych strategii walki z malarią, choroba w dalszym ciągu jest plagą, i to na skalę światową. Ani komary genetycznie zmodyfikowane, ani szczepionki, które mają się pojawić już niedługo, na tę chwilę nie pozwoliły wyeliminować choroby, mimo widocznej - mimo wszystko - poprawy sytuacji na froncie walki z malarią w przeciągu ostatniego dziesięciolecia.

Co gorsza, odporność pasożyta na dostępne leczenie jest dodatkowym niebezpieczeństwem dla 2 000 000 000 ludzi narażonych na ryzyko zarażenia. Nowe terapie są więc ciągle bardzo mile widziane, a jeśli to możliwe, najlepiej by było, jakby oferowały jak najszersze spektrum działania.

Według artykułu, który ukazał się w przeglądzie Cell Host and Microbe, nadzieje właśnie rodzą się na nowo, ponieważ możemy już od tej pory rozważać możliwość przeszkodzenia pasożytowi Plasmodium (odpowiedzialny za wywoływanie malarii) w wejściu do komórek krwi, do czerwonych krwinek. Stadium to jest kluczowym etapem dla rozwinięcia się tej choroby u człowieka, ponieważ pasożyt Plasmodium musi koniecznie wejść do czerwonej krwinki, aby zapewnić sobie możliwość cyklu reprodukcyjnego.

Technika obrazowania wręcz rewolucyjna

I to właśnie dokładnie ten etap jest tym, który został lepiej scharakteryzowany dzięki pracom naukowców z Uniwersytetu w Melbourne w Australii, i który może być, w związku z tym, pierwszym poważnym krokiem w kierunku stworzenia nowych – miejmy nadzieję, że skutecznych - lekarstw przeciwko malarii.

Ale sukces australijskich naukowców wcale nie był z góry przesądzony, ponieważ dokładna obserwacja tego etapu jest usiana pułapkami. Przede wszystkim, merozoit (komórka zakaźna) Plasmodium mierzy około 1 mikrometra, a więc nie jest łatwa do odnalezienia. Następnie, wejście pasożyta do czerwonej płytki krwi nie jest zsynchronizowanym etapem dla wszystkich komórek.

Jest to więc bardzo trudne zadanie dla naukowców: obserwacja w czasie rzeczywistym kolonizacji komórek, w przebiegu doświadczenia in vitro.

Pierwsze dane, mające już jakieś czterdzieści lat, pozwoliły zobaczyć nieco jaśniej, przede wszystkim pod względem morfologicznym, etapy inwazji merozoitowej, ale jedynie u małp i ptaków. Zastosowanie nowej techniki obrazowania pozwoliło właśnie na dokonanie postępów w wiedzy dotyczącej inwazji tego pasożyta u człowieka.

Technika ta łączy mikroskopię elektronową, mikroskopię optyczną, a przede wszystkim - mikroskopię najnowsza i bardzo obiecującą, nazwaną mikroskopią super rozdzielczości (OMX 3D SIM). Pozwala ona na wizualizację obiektów w skali nanometrycznej, tak jak to robi mikroskop elektronowy, ale przy zachowaniu możliwości obserwacji ruchów, dzięki mikroskopii optycznej, oraz możliwości wizualizacji określonych obiektów dzięki fluoroscencji.

Pierwszy krok w celu przetestowania nowych molekuł

Dzięki tym narzędziom, australijskim badaczom udało się zwizualizować całą serię wydarzeń, które następują w przebiegu tego kluczowego etapu – przeniknięcia pasożyta Plasmodium do czerwonej krwinki - a to wszystko w czasie rzeczywistym, z punktu widzenia komórkowego i molekularnego.

Oznaczenie DNA albo merozoitów przez immunofuoroscencję na niebiesko, białek RON (rhoptry neck proteins) na zielono oraz oznaczenie białek AMA1 (apical membrane antigen 1) na czerwono pozwala zrozumieć chronologię zdarzeń.

Pod mikroskopem oberwujemy więc zielony punkt związany z punktem czerwonym, który otwiera się i pozwala przejść niebieskiej masie. Naukowcy dedukują więc z tego, że proteiny AMA1 oraz RON, które współdziałają ze sobą, otwierają swojego rodzaju okno, aby pozwolić pasożytowi wejść do komórki krwi.

Poza wyzwaniem technicznym, jakim jest ta metoda, i poza perspektywami dla badań w biologii molekularnej generalnie (przede wszystkim w tym, co dotyczy interakcji gospodarz-mikrob), obserwacja tego ważnego etapu choroby pozwoli w przyszłość przetestować różne molekuły i zaobserwować ich działanie, jeśli chodzi o zahamowanie tego mechanizmu.