التوكسوبلازما
مصر: إيهاب محمد زايد
لا توجد قطط مطلوبة: العلماء يجدون طريقة جديدة لدراسة طفيلي تسمم الدم في المختبر
يمكن أيضًا أن يكون أحد أكثر الطفيليات انتشارًا على هذا الكوكب من أكثر الطفيليات صعوبة في الدراسة. التوكسوبلازما جوندي (Toxoplasma gondii) – وهي طفيليات وحيدة الخلية – قادرة على إصابة كل أنواع الثدييات والطيور تقريبًا ، بما في ذلك البشر ، وفي الحالات الشديدة تسبب العمى والعيوب الخلقية والموت. ومع ذلك ، فإنه يتكاثر جنسيًا فقط داخل أمعاء القطط المنزلية وأعضاء آخرين من عائلة سنوريات ، مما أدى إلى دراسات مثيرة للجدل حول القطط.
الآن ، توصل فريق بحثي إلى تقنية تستخدم التحرير الجيني لمقوسات التوكسوبلازما لدفع الطفيلي نحو التطور الجنسي في الخلايا التي تزرع في المختبر. يلقي النجاح ضوءًا جديدًا على هذه المرحلة الغامضة من دورة حياة الطفيلي – دون الحاجة إلى الماكرون.
يقول أليكس روزنبرج ، عالم الأحياء الدقيقة بجامعة جورجيا بأثينا ، والذي لم يشارك في البحث: “إنه عمل رائع”. “في السابق لم نتمكن من إلقاء نظرة على تلك المراحل من الطفيلي لأنه لا يمكن الوصول إليها بسهولة. … حتى لو كان لديك قطة ، فليس من السهل دراستها “. ويضيف أن تقنية المختبر “تفتح مجالًا جديدًا لنا”.
تتضمن دورة حياة التوكسوبلازما كلاً من الطور اللاجنسي – الذي يشمل المراحل التي تسبب المرض – والمرحلة الجنسية في أمعاء القطط. من السهل نسبيًا أن تنمو الإصدارات اللاجنسية من التوكسوبلازما في المختبر. لكن الأشكال الجنسية ليست كذلك ، مما يعني أن العلماء كافحوا للحصول على صورة كاملة لكيفية تكاثر الطفيلي وإحداث سلالات مختلفة مختلفة تصيب الناس في جميع أنحاء العالم.
اعتاد الباحثون على إطعام لحوم القطط المحملة بالمقوسات وحصاد جزيئات الطفيليات الشبيهة بالبكتيريا التي تتساقط في براز الحيوانات. تم قتل هذه القطط بعد ذلك ، وأحيانًا بعد بضعة أسابيع فقط ، وحرقها لتجنب انتشار العدوى.
لطالما أثارت هذه الممارسة مخاوف أخلاقية وانتقادات من نشطاء رعاية الحيوان. في عام 2019 ، أغلق مختبر التوكسوبلازما الأبرز في الولايات المتحدة عمله بعد تعرضه لضغوط لإصابة عشرات القطط بالعدوى والقتل الرحيم كل عام. لا يزال عدد قليل جدًا من المعامل يستخدم الماكرون ، ويتم البحث عن بديل أفضل.
جاءت إحدى المحاولات قبل بضع سنوات من فريق بقيادة لورا نول في جامعة ويسكونسن ، ماديسون. عالج الباحثون الفئران بالأدوية والمكملات الغذائية لجعل أمعاء الحيوانات أشبه بأمعاء الماكرون ، ونجحوا في دفع التوكسوبلازما من مرحلتها اللاجنسية إلى التطور الجنسي. يقول نول إن هذا النهج كان مكلفًا ولم يكن عمليًا للغاية. لا تزال مجموعتها تعدل هذه التقنية.
في الدراسة الجديدة ، التي نُشرت كطباعة تمهيدية في يناير ، حاول محمد علي حكيمي وزملاؤه في جامعة جرونوبل ألب مسارًا مختلفًا. لقد عرفوا أنه بعد إصابة قطة بفترة وجيزة ، تبدأ التوكسوبلازما اللاجنسي في صنع خلايا ما قبل الجنس المعروفة باسم Merozoites ، والتي بدورها تستمر لتشكيل الخلايا الكبيرة والصغيرة – وهي النسخة الطفيلية من خلايا البويضة والحيوانات المنوية.
لقد عرفوا أيضًا أن التوكسوبلازما تنتقل من مرحلة حياة إلى أخرى عن طريق تشغيل وإيقاف جينات مختلفة. استنتج حكيمي أنه إذا تمكن الباحثون من تكرار هذه التغييرات في المختبر ، فسيكونون قادرين على أخذ طفيلي لاجنسي وإجباره على تكوين مرزويت ، حتى خارج القط.
باستخدام تقنية تحرير الجينات CRISPR في التوكسوبلازما ، بدأ الباحثون بشكل منهجي في تعطيل الجينات للبروتينات المعروفة باسم عوامل النسخ AP2 ، والتي تؤثر على نشاط الجينات أثناء تطور الطفيل. كان لتعطيل اثنين من هذه العوامل في نفس الوقت ، AP2XII-1 و AP2XI-2 ، التأثير الذي أراده الفريق فقط: فقد جعل الطفيل يوقف الجينات المرتبطة بمرحلته اللاجنسية ، وتشغيل الجينات النشطة عادة في الميروزويت.
يقول Knoll: “البيانات جميلة فقط”. أشادت بكمية التفاصيل الجزيئية في دراسة الفريق ، وسلطت الضوء على العديد من التجارب التي أجراها الباحثون لإظهار كيفية تفاعل عوامل نسخ AP2 مع البروتينات الأخرى وحمض النووي للطفيلي لتنظيم نشاط الجين. “إنها كيمياء حيوية دقيقة وجميلة للغاية.”
لينا بيرناس ، عالمة الأحياء الدقيقة في معهد ماكس بلانك لبيولوجيا الشيخوخة ، هي من بين المتحمسين لهذا التقدم. “هناك الكثير من الأسئلة الرائعة في بيولوجيا الخلية التي يمكننا تناولها من خلال دراسة مرحلة حياة الميروزويت” ، كما تقول ، ناهيك عن الأسئلة الأوسع حول بيولوجيا التوكسوبلازما ، مثل سبب كون القطط هي المضيف الرئيسي للطفيلي.
في الوقت الحالي ، فإن ملفتقنية الفريق تكرر فقط المراحل المبكرة من التطور الجنسي للتوكسوبلازما. لم تستمر الميروزويت المُصنَّعة في المختبر في الدراسة في صنع ميكروغاميتات دقيقة وكبيرة ، مما يعني عدم ممارسة الجنس. يلاحظ Knoll: “هناك شيء مفقود أنهم غير قادرين على الوصول إليه إلى أبعد من ذلك”.
يقول حكيمي إنه من الممكن أن يكون تكوين الأمشاج الصحيح يحدث فقط في وجود بعض المكونات المحددة لأمعاء القط. أو ربما يمكن للعلماء التلاعب بعوامل النسخ الإضافية لبدء هذه الخطوة – وهو أمر تستكشفه مجموعته الآن ، كما يضيف.
يمكن لمثل هذه الأبحاث أن تفعل أكثر من مجرد إنقاذ حياة القطط. يقول حكيمي ، الذي جعل سلالات التوكسوبلازما المعدلة جينيًا للفريق متاحًا لمجموعات بحثية أخرى ، إن المعرفة الأفضل بتطوير التوكسوبلازما يمكن أن تساعد العلماء في تحديد الأدوية التي توقف أو تسرع المراحل المختلفة من دورة حياة الطفيلي ، وربما تمنعه من التسبب في المرض.
إن الحصول على التوكسوبلازما للتكاثر الجنسي في المختبر سيفتح الباب أيضًا لما يسمى بتجارب الوراثة الكلاسيكية ، مثل تهجين سلالات مختلفة من التوكسوبلازما. يمكن أن يساعد ذلك الباحثين في تحديد الجينات المسببة للفوعة والسمات الأخرى المرتبطة بالأمراض. تقول نول: “سيكون ذلك رائعًا”. “هذا بالتأكيد يأخذنا خطوة أخرى إلى الأمام.”
