Comprender la progreso en curso de la malaria – ScienceDaily

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Es muy difícil comprender cómo evolucionan los parásitos de la malaria después de que un mosquito infectado pique a un ser humano. Puede haber miles de millones de parásitos individuales en el torrente sanguíneo de un paciente, y las técnicas tradicionales de secuenciación genética no pueden identificar la materia prima para la evolución: nuevas mutaciones.

«Si desea saber si los parásitos están relacionados entre sí, si todos provienen de un mosquito o de múltiples picaduras de mosquitos, y qué nuevas mutaciones están surgiendo en una infección, entonces debe llevarlo al nivel del genoma individual, «dice el profesor asistente Ian Cheeseman, Ph.D. y codirector del programa de interacción huésped-patógeno en el Instituto de Investigación Biomédica de Texas.

Gracias a una combinación de técnicas avanzadas, Cheeseman y sus colaboradores ahora pueden secuenciar los genomas de parásitos individuales que se encuentran en la sangre de pacientes infectados. En particular, ahora pueden hacerlo incluso cuando la carga de infección es muy baja, lo que puede ocurrir durante infecciones asintomáticas. Describen su enfoque de este mes en el diario. Célula huésped y microbios. Obtener esta información increíblemente detallada sobre la genética y la evolución del parásito de la malaria debería proporcionar a los investigadores y compañías farmacéuticas las municiones para desarrollar tratamientos, vacunas o terapias más efectivos.

La malaria infecta a más de 200 millones de personas al año y mata a más de 400.000 en 2019, la mayoría de ellos niños. De las cinco especies de parásitos de la malaria que infectan a los humanos, dos son las más comunes: Plasmodium falciparum, que es el más letal; Y Plasmodium vivax, que es la principal causa de infecciones recurrentes por paludismo porque puede permanecer latente en el hígado y volver a emerger más tarde.

«Estábamos realmente emocionados de comprender cómo esta etapa hepática inactiva podría afectar la variación genética y la evolución en un P. vivax infección «, dice el coautor del primer artículo Aliou Dia, Ph.D., investigador postdoctoral en el laboratorio de Cheeseman ahora ubicado en la Facultad de Medicina de la Universidad de Maryland.

El desafío es cuando P. vivax emerge, infecta solo los glóbulos rojos muy jóvenes, por lo que los parásitos son raros en la sangre. Analizar niveles tan bajos de infección es el equivalente microbiológico de encontrar una aguja en un pajar.

Los científicos comienzan con glóbulos rojos, que se vuelven ligeramente magnéticos cuando se infectan con parásitos de la malaria. Utilizaron un imán de alta potencia para separar los glóbulos rojos infectados de las no infectadas. Luego, las células infectadas se pasaron a través de una máquina llamada citómetro de flujo, que usa un láser y etiquetas fluorescentes para detectar si el ADN del parásito está realmente presente. Las células con el ADN del parásito se insertan una por una en los pocillos de prueba y finalmente se pasan a través de una máquina de secuenciación genética para decodificar cada genoma del parásito.

La secuenciación unicelular permite a los científicos comparar con precisión los genomas individuales del parásito entre sí para determinar qué tan estrechamente están relacionados entre sí. También pueden desenterrar y señalar diferencias individuales en el código genético (digamos que una A se cambia a una T) para ver qué ha sucedido desde que el parásito infectó a ese paciente.

«Es de esperar que estas nuevas mutaciones se dispersen aleatoriamente por todo el genoma», dice Cheeseman. «En cambio, encontramos que a menudo se dirigen a una familia de genes que controlan la transcripción en la malaria».

Pero ese no es el único aspecto digno de mención de los resultados. Lo que realmente emociona a Cheeseman es que cuando el equipo comparó los datos de secuenciación de una sola celda con P. vivax Y P. falciparum, la misma familia de genes de transcripción contenía la mayoría de las nuevas mutaciones para ambas especies.

«Tenemos dos especies diferentes de malaria de dos partes diferentes del mundo, Tailandia y Malawi», dice. «Cuando vemos que sucede lo mismo de forma independiente en diferentes especies, este es un ejemplo de evolución convergente».

En otras palabras, procesos similares podrían dar forma a patrones de mutación similares en ambas especies, a pesar de que su último ancestro común se remonta a millones de años.

El equipo aún no sabe qué impacto tienen las mutaciones en el parásito y su capacidad para persistir y causar daño en los huéspedes humanos. Las mutaciones pueden ser críticas para la supervivencia, o algo como la resistencia a los medicamentos, o pueden revelar que esos genes no son importantes.

«No sabemos qué están haciendo estas mutaciones», dice Cheeseman. «Pero el hecho de que estén apuntando a lo que se considera una parte bastante fundamental del ciclo de vida del parásito es interesante y vale la pena seguirlo».

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