Ученые из Калифорнийского университета в Риверсайде сделали открытие, которое заставляет пересмотреть наши знания о Toxoplasma gondii – широко распространенном паразите, которым, по оценкам, инфицирована почти треть населения мира. Исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, показывает, что этот микроорганизм устроен гораздо сложнее, чем предполагалось ранее, и объясняет, почему существующие методы лечения не способны полностью его уничтожить.
Заражение токсоплазмозом чаще всего происходит при употреблении в пищу недоваренного мяса, а также при контакте с зараженной почвой или кошачьими фекалиями. Попав в организм, паразит демонстрирует уникальную способность избегать атак иммунной системы, формируя микроскопические цисты – преимущественно в тканях головного мозга и мышцах.
В большинстве случаев инфицированные люди не испытывают никаких симптомов. Тем не менее, паразит остается в теле на всю жизнь, надежно укрытый внутри цист, каждая из которых может содержать сотни микроорганизмов. Эти спящие формы могут вновь активизироваться, особенно у людей с ослабленным иммунитетом, что иногда приводит к серьезным осложнениям, затрагивающим мозг и глаза. Особую опасность инфекция представляет во время беременности, создавая угрозу для здоровья будущего ребенка.
Долгое время ученые полагали, что каждая циста содержит однородную популяцию неактивных паразитов, ожидающих своего часа. Однако, используя передовые методы одноклеточного анализа, команда из Риверсайда опровергла это предположение. Их работа доказывает, что внутри каждой цисты сосуществуют различные подтипы паразитов, выполняющие разные биологические функции. «Мы обнаружили, что циста – это не просто тихое убежище, а активный центр, где разные типы паразитов отвечают за выживание, распространение или реактивацию», – комментирует Эмма Уилсон, профессор биомедицинских наук и ведущий автор исследования.
Цисты формируются постепенно под давлением иммунной системы. Каждая из них окружена защитной стенкой и заполнена сотнями медленно растущих паразитов, известных как брадизоиты. Несмотря на микроскопические размеры, цисты относительно велики по сравнению с другими внутриклеточными патогенами и могут достигать 80 микрон в диаметре. Они чаще всего обнаруживаются в нейронах, а также в скелетных и сердечных мышцах, что объясняет путь заражения человека через мясо.
Именно цисты играют центральную роль как в развитии заболевания, так и в его передаче. После образования они становятся неуязвимыми для всех существующих лекарств и сохраняются в организме неопределенно долго. При реактивации брадизоиты превращаются в быстро размножающуюся форму – тахизоиты, которые распространяются по телу, вызывая тяжелые заболевания, такие как токсоплазменный энцефалит или поражение сетчатки глаза.
«Десятилетиями жизненный цикл токсоплазмы представлялся как простой линейный переход между стадиями тахизоита и брадизоита, – говорит Уилсон. – Наше исследование бросает вызов этой модели». Применив секвенирование РНК отдельных клеток, выделенных непосредственно из цист, ученые обнаружили неожиданную сложность. Вместо однородной массы внутри цисты находится как минимум пять различных подтипов брадизоитов, функционально отличающихся друг от друга. Некоторые из них оказались «запрограммированы» на реактивацию и развитие болезни.
Прежние трудности в изучении цист были связаны с тем, что они медленно развиваются, глубоко внедрены в ткани и плохо растут в лабораторных условиях. Благодаря использованию мышиной модели, точно имитирующей естественное заражение, исследователи смогли преодолеть эти барьеры и получить детальное представление о хронической инфекции в живой ткани.
Это открытие открывает новые горизонты для разработки лекарств. Существующие препараты могут контролировать только активную форму паразита, но бессильны против цист. «Выявив подтипы, ответственные за реактивацию, мы можем объяснить прошлые неудачи в разработке лекарств и указать на новые, более точные мишени для будущей терапии, – отмечает Уилсон. – Если мы действительно хотим лечить токсоплазмоз, именно на цисту нужно направить все усилия».
