研究人員精細地描繪了瘧疾寄生蟲在準備感染人類時經歷的遺傳變化。該圖集以前所未有的細胞細節描繪了瘧疾寄生蟲惡性瘧原蟲在蚊子體內發育並準備通過叮咬感染人類時的情況。這種詳細的調查可能會帶來新的方法，以阻止寄生蟲發展的關鍵階段，並通過未來的藥物或疫苗防止傳播。

蚊子對殺蟲劑的抵抗力越來越強，而導致瘧疾的寄生蟲對抗瘧疾藥物的抵抗力也越來越強。這就迫切需要新的方法來應對瘧疾，2019年，瘧疾估計造成了2.29億個病例和40.9萬人死亡，其中大部分是撒哈拉以南非洲的幼童。

為了重振藥物或疫苗發現方面的努力，來自倫敦帝國學院傑克-鮑姆教授的實驗室和惠康桑格研究所馬拉-勞尼扎克博士的實驗室的一個團隊對人類瘧疾寄生蟲惡性瘧原蟲進行了前所未有的詳細研究。他們的結果今天（2021年5月27日）發表在《自然通訊》上。

人類瘧疾寄生蟲在生命週期的不同階段的基因活動的三維圖

惡性瘧原蟲在蚊子的中腸中發育，然後進入蚊子的唾液腺，準備在蚊子叮咬時感染人類。在這些階段，寄生蟲經歷了許多對其發展和傳播能力很重要的階段，包括改變成不同的形式。

該團隊通過分析整個過程中基因的活動來追踪這些階段是如何被控制的。他們分離了不同形式的寄生蟲，並產生了1467個”轉錄組”–在不同階段，單細胞中哪些基因被打開或關閉的地圖。

當基因被打開時，它們指示細胞製造不同的蛋白質並驅動發育變化，例如使寄生蟲離開中腸並定植於蚊子的唾液腺，或穿越人類細胞到達肝臟，在那裡寄生蟲準備入侵更多的人類細胞。

了解這些過程在細胞水平上的詳細工作情況，為研究人員揭示了可以阻斷的新目標，以停止發展，防止寄生蟲的傳播。

除了調查該寄生蟲的整個傳播週期外，該團隊還關注所謂的孢子蟲階段：在蚊子叮咬期間釋放到人類皮膚中的形式。他們在蚊子的發育過程中對寄生蟲進行了分類，並在被感染的叮咬後分離出孢子蟲，因為它們與人類皮膚細胞相互作用。在這樣做的過程中，他們能夠找到定義這些過程中每個關鍵階段的特定基因表達模式。這種精細的粒度使研究人員能夠追踪孢子蟲的發育過程，並提出每個步驟所必需的新的機制目標和未來阻斷瘧疾感染的疫苗目標。

該團隊還能夠將他們的數據與來自相關寄生蟲伯格氏瘧原蟲的類似數據集進行比較，伯格氏瘧原蟲是一種囓齒類瘧疾寄生蟲，經常被用作實驗室中研究瘧疾疾病的模型。這表明哪些基因在物種之間是共同的，哪些基因是人類版本的寄生蟲所特有的。

研究人員已經在一個互動網站上提供了他們的所有數據，在那裡可以輕鬆和自由地查看瘧原蟲生命週期的任何階段的任何基因的轉錄情況。