破解疟疾寄生虫的密码可能有助于阻止传播

最危险的疟原虫恶性疟原虫在非洲和东南亚，疟疾每年造成近50万人死亡。令人日益担忧的是，这种寄生虫现在对常见抗疟药物产生了耐药性。人们迫切需要更好地了解这种寄生虫在体内的发育。现在，一个包括宾夕法尼亚州立大学在内的多所大学的团队已经破解了密码，可能会导致针对这种致命寄生虫的新防御。

为了弄清楚寄生虫是如何操纵它的宿主——人类的红细胞-一个由生命科学家、数学家和工程师组成的国际多学科团队，其中包括宾夕法尼亚州立大学工程科学、力学和生物医学工程副教授张苏林，已经使用先进的成像技术，结合计算效率高的粗粒度建模，以了解寄生虫的性血阶段如何转变自身的结构，然后转变红细胞的结构，以躲避身体的正常防御，然后重新进入血液，通过蚊子叮咬传播。有了这样的认识，抑制血细胞转化的方法是可能的。

“一旦你理解了分子机制，就更容易找到针对它们的药物，”张说，他开发了该小组用来理解受感染红色中显著物理转变的计算方法血细胞这使得它们可以避免在脾脏中被移除，然后准备传播给蚊子宿主。

健康的红细胞能够挤过脾脏的小缝隙，而受损和老化的红细胞则不能，因此被过滤出并从循环中移除。为了避免这种命运，性阶段的疟原虫首先使红细胞变硬，并隐藏在深层组织中。然后，当它成熟时，受感染的红细胞变得有弹性，随时可以被蚊子叮咬传播疾病。疟疾科学家长期以来一直想知道它是如何实现这种显著转变的。

为了了解这些变化，生物学家准备了一些样本寄生虫并利用原子力显微镜研究了各个阶段微观结构的变化。这揭示了血细胞膜中微小的弹簧状蛋白质网的组织变化。当寄生虫准备好传播时，它会逆转结构变化。

该团队包括墨尔本大学的Leann Tilley和Matthew Dixon教授以及新加坡科技设计大学的Rajesh Chandramohanadas教授，然后转向Zhang，他开发了一个分子可靠性和计算效率高的模型，以解释红细胞弹簧状蛋白质分子结构的微妙变化如何足以使细胞刚性或柔性。

他们的工作被报道在早期的在线版美国国家科学院院刊（PNAS) 4月12日的一篇题为“可逆宿主细胞重塑支撑疟原虫性血阶段的变形性变化”的文章中。

该团队将继续使用Zhang的模型来模拟血液中受感染红细胞的整体形状和流动动态，为寻找抑制感染的方法的研究人员提供进一步的理解疟疾寄生虫的传播。

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