این مطالعه نشان می دهد که ساعت بیولوژیکی افراد و انگل های مالاریا هماهنگ هستند

مقامات بهداشتی هشدار می دهند که مقاومت دارویی می تواند پیشرفت های اخیر علیه مالاریا را به ویژه در آفریقا و جنوب شرق آسیا از بین ببرد. اکنون، محققانی که به دنبال راه‌های دیگری برای مبارزه با انگل‌های منتقله از پشه هستند که باعث این بیماری می‌شوند، به هدف جدیدی دست یافته‌اند: ساعت‌های بیولوژیکی.

بیشتر موجودات زنده دارای ساعت‌های درونی هستند که بر نوسانات همه چیز، از گرسنگی و سطح هورمون‌ها گرفته تا زمانی که ژن‌ها در طول روز فعال هستند، کنترل می‌کند.

در مطالعه ای که در 6 ژوئن در مجله منتشر شد مجموعه مقالات آکادمی ملی علوممحققان فعالیت ژن را در بیمارانی که در مراکز درمانی در امتداد مرز تایلند-کامبوج حضور داشتند و نشانه‌هایی از عفونت مالاریا در خونشان نشان می‌داد، تجزیه و تحلیل کردند.

این تیم دریافتند که انگل‌های مالاریا به نوعی ریتم‌های مولکولی خود را با ساعت‌های 24 ساعته داخلی میزبان خود همگام می‌کنند، ژن‌های مربوطه آن‌ها در طول یک روز با یکدیگر بالا و پایین می‌شوند، مانند دو ساعت آونگی با نوسانات هماهنگ.

تیم محققان دانشگاه دوک، دانشگاه آتلانتیک فلوریدا و موسسه تحقیقات علوم پزشکی نیروهای مسلح می‌گویند این یافته‌ها می‌تواند راه را برای داروهای جدید ضد مالاریا هموار کند که ساعت درونی مالاریا را از میزبان خود دور می‌کند، که اساساً “جت لگ” است. “انگل ها

استیو هاس، نویسنده ارشد، استاد زیست‌شناسی در دوک، می‌گوید: «ما دلیلی برای اهمیت دادن به این موضوع داریم. “ما در آخرین خط داروها، درمان‌های ترکیبی مبتنی بر آرتمیزینین هستیم و در حال حاضر شاهد مقاومت در برابر داروهای جنوب شرقی آسیا هستیم. بررسی برخی ایده‌های جدید برای مبارزه با مالاریا منطقی است.”

هنگامی که فردی مبتلا به مالاریا است، یک حلقه کشنده در بدن او تکرار می شود. افزایش مجدد تب این بیماری توسط انگل‌های پلاسمودیوم میکروسکوپی ایجاد می‌شود که به گلبول‌های قرمز خون فرد حمله می‌کنند، تکثیر می‌شوند و سپس به طور هماهنگ منفجر می‌شوند و میلیون‌ها نفر به جریان خون می‌ریزند تا به سلول‌های دیگر حمله کنند و چرخه را از نو آغاز کنند.

این چرخه بسته به گونه پلاسمودیوم هر 24، 48 یا 72 ساعت تکرار می شود. که دانشمندان را متعجب کرد: آیا انگل ها می توانند به نوعی با ریتم شبانه روزی 24 ساعته میزبان خود هماهنگ باشند؟

برای کشف این موضوع، محققان خون 10 نفر را که آزمایش مالاریا ناشی از پلاسمودیوم ویواکس، گونه غالب انگل مالاریا در آسیا و آمریکای لاتین، مثبت بود، جمع آوری کردند.

سپس آنها RNA موجود در آن نمونه‌ها را هر سه ساعت یک بار در طول دو روز تجزیه و تحلیل کردند تا بفهمند که کدام ژن‌ها با بالغ شدن انگل‌ها در گلبول‌های قرمز خون قربانی خود فعال هستند. تیم تحقیقاتی با استفاده از تکنیکی به نام توالی یابی RNA، بیان بیش از 1000 ژن را هم در سلول های ایمنی بیماران و هم در انگل های نهفته در خون آنها ردیابی کردند.

محققان صدها ژن را شناسایی کردند که از یک ریتم ساعت مانند پیروی می کنند و در ساعات خاصی از روز افزایش می یابند و در برخی دیگر خاموش می شوند. آنها با استفاده از این داده ها راهی برای محاسبه ساعت داخلی برای هر بیمار و همچنین انگل های آنها ایجاد کردند. سپس محاسبه کردند که چگونه ریتم های بیان ژن به خوبی همسو هستند.

انگل های پلاسمودیوم ویواکس یک چرخه زندگی دارند که هر 48 ساعت تکرار می شود. مطمئناً، برای هر چرخش ساعت انگل، ساعت بدن 24 ساعته میزبان آنها دو بار دور می‌زد.

این تیم متوجه شد که ساعت داخلی 24 ساعته هر بیمار دقیقاً با یک برنامه کار نمی‌کند. برخی چرخه هایی داشتند که زودتر در روز شروع می شد. چند بعد اما مهم نیست که چگونه ریتم‌های بیولوژیکی یک فرد تغییر می‌کند، ژن‌های دوچرخه‌سواری در انگل‌های مالاریا آن‌ها مطابق با یکدیگر هستند.

محققان قبلاً می‌دانستند که انگل‌های مالاریا مکانیسم زمان‌سنجی داخلی خود را دارند. در یک مطالعه در سال 2020، هاس و همکارانش به این نتیجه رسیدند که انگل‌های مالاریا، حتی زمانی که در خارج از بدن رشد می‌کنند، بدون نشانه‌هایی مانند وعده‌های غذایی میزبان یا چرخه‌های خواب برای کمک به جهت‌دهی به موقع، همچنان می‌توانند ضربان خود را حفظ کنند. ریتمیک بودن آنها به لطف یک مترونوم داخلی است که به دلخواه خود تیک می زند و باعث می شود که ژن های انگل در فواصل منظم بالا و پایین شوند.

اما مطالعه جدید چیز دیگری را نشان می دهد. هاس گفت: «آنچه این نتایج نشان می دهد این است که ساعت انگل و ساعت میزبان با یکدیگر صحبت می کنند.

دانشمندان هنوز نمی‌دانند چه چیزی باعث می‌شود انگل‌های مالاریا ریتم‌های خود را با ریتم میزبان خود هماهنگ کنند. هاس گفت: «انگل‌ها احتمالاً از ریتم‌های داخلی میزبان خود برای رسیدن به اهداف خود استفاده می‌کنند، اما ماهیت این مزیت مشخص نیست.

یک تئوری این است که انگل‌ها بیرون آمدن خود از گلبول‌های قرمز را طوری برنامه‌ریزی می‌کنند که از زمان‌هایی که سیستم ایمنی قربانی‌شان فعال‌تر است اجتناب کنند و خود را کمتر در برابر حمله آسیب‌پذیر کنند.

هاس گفت: “آنها همچنین می توانند چرخه رشد خود را زمان بندی کنند تا تغذیه مناسب داشته باشند.” “ما نمی دانیم. پس این یک سوال بزرگ است.”

ایالات متحده بیش از 70 سال است که عاری از مالاریا بوده است، اما این بیماری همچنان یکی از علل اصلی مرگ و میر در مناطق فقیرتر و گرمسیری جهان است و تنها در سال 2021 باعث مرگ 619000 نفر شده است که بیشتر آنها کودک هستند.

بخشی از دلیل آن توانایی مالاریا برای فرار از حمله است. داروهای مالاریا صدها سال است که وجود دارند، اما بسیاری از داروهای موجود در زرادخانه موجود در حال از دست دادن اثربخشی خود هستند زیرا جمعیت انگل‌ها در بخش‌های خاصی از جهان راه‌هایی برای دور زدن آنها پیدا می‌کنند.

اگر آنها بتوانند بفهمند چگونه انگل های مالاریا در انسان همگام می مانند، ممکن است بتوان داروهای جدیدی تولید کرد که ساعت انگل را از ساعت میزبانش جدا می کند و در نتیجه به سیستم ایمنی بدن کمک می کند تا با مهاجمان بهتر مبارزه کند.

یافته ها در سایر گونه های میزبان امیدوارکننده است. در موش‌ها، انگل‌های مالاریا که ریتم آن‌ها با میزبان‌هایشان هماهنگ نیست، نیمی از آن‌ها در انتشار عفونت مؤثر هستند.

به عنوان گام بعدی، محققان در تلاشند تا دریابند دقیقا چگونه ساعت‌های انگل و انسان با یکدیگر “ارتباط” می‌کنند تا چرخه‌های آنها در یک راستا قرار گیرند.

هاس می‌گوید: «باید برخی سیگنال‌های مولکولی وجود داشته باشد که آن‌ها به یکدیگر رفت و آمد می‌کنند. ما نمی دانیم آنها چه هستند، اما اگر بتوانیم آنها را مختل کنیم، ممکن است یک ضربه به مداخله داشته باشیم.