Gesundheit

Behandlung für häufige Ursache von Durchfall mehr vielversprechend: Darmparasiten Cryptosporidium erfolgreich gewachsen im Labor mit neuer Technik

Eine der häufigsten Ursachen von Durchfall weltweit-Buchhaltung für Millionen von Fällen und Zehntausende von Todesfällen, die meist von kleinen Kindern-ist der Parasit Cryptosporidium. Ärzte können die Behandlung der Kinder mit Cryptosporidium zur Entwässerung, aber im Gegensatz zu vielen anderen Ursachen von Durchfall, es sind keine Drogen, um zu töten die Parasiten oder Impfstoffe gegen Infektionen zu verhindern.

Nun, Forscher an der Washington University School of Medicine in St. Louis herausgefunden haben, wie wachsen die häufigste Art von Cryptosporidium im Labor, einen technologischen Vorsprung, der Ihre Bemühungen beschleunigen, die zur Behandlung der tödlichen Infektion.

„Dieser Parasit beschrieben wurde vor über 100 Jahren, und die Wissenschaftler haben noch nie in der Lage, zuverlässig zu wachsen, es in das Labor, die behindert unsere Fähigkeit zu verstehen, die Parasiten und entwickeln Behandlungen für Sie,“, sagte senior-Autor L. David Sibley, PhD, Alan A. und Edith L. Wolff Distinguished Professor der Molekularen Mikrobiologie. „Wir haben jetzt einen Weg zu kultivieren, Sie zu propagieren, ändern, seine Gene und beginnen herauszufinden, wie es verursacht Krankheit bei Kindern. Dies ist ein Erster Schritt in Richtung auf das screening potenzieller Arzneimittel und die Entwicklung neuer Medikamente oder Impfstoff zu erreichen.“

Die Ergebnisse sind online veröffentlicht Juni 20 in Cell Host & Mikrobe.

In wohlhabenden Ländern, Cryptosporidium ist berüchtigt für verursacht durch Wasser übertragene Ausbrüche von Durchfall. Der Parasit durchläuft einen komplexen Lebenszyklus, einschließlich eine Phase, in der es heißt ein oocyst und wird hardy, spore-like und schwer zu töten sind, mit Chlor, Bleichmittel oder andere routinemäßige Hygiene-Maßnahmen. Im Jahr 1993 rund 400.000 Menschen in der Milwaukee-Bereich entwickelt Durchfall, Magenkrämpfe und Fieber, die nach einer Defekten Kläranlage erlaubt Cryptosporidium in die Wasserversorgung der Stadt. Jedes Jahr, Dutzende von kleineren Ausbrüchen berichtet, die USA, assoziiert mit vielen swimming-pools und Wasser-Spielplätze.

Durchfall verursacht durch den Parasiten können für die letzten Wochen. Das ist zwar unglücklich für den ansonsten gesunden Menschen, kann es lebensbedrohlich werden für unterernährte Kinder und Menschen mit geschwächtem Immunsystem.

Bis jetzt, die Forscher, die studieren wollte, der Parasit hatte, zu erhalten Oozysten aus infizierten Kälber — Cryptosporidium-Infektion ist ein ernstes problem in der kommerziellen Rinderhaltung — und wachsen die Parasiten in der human-oder Maus-Zelllinien. Der Parasit unweigerlich sterben würde, nach ein paar Tagen ohne den Umweg über einen kompletten Lebenszyklus, so die Forscher würden, um mehr Oozysten von Rindern zu tun, mehr Experimente.

Sibley, zusammen mit co-erstautoren Georgien Wilke, PhD, ein student im Medizinischer Wissenschaftler-Training-Programm und post-doc-Forscherin Lisa Funkhouser-Jones, PhD, der Verdacht, dass das problem lag in den Zelllinien, die traditionell verwendet werden, um ein Wachstum des Parasiten. Abgeleitet von Krebszellen, die diese Zell-Linien wurden sehr Verschieden von der normalen, gesunden Darm, die Parasiten der “ normalen Haus.

Um eine Natürliche Umgebung, die Forscher in Zusammenarbeit mit Thaddeus S. Stappenbeck, MD, PhD, der Conan Professor für Labor-und Genomic Medicine und ein co-Autor auf dem Papier. Stappenbeck und Kollegen kultivierten intestinalen Stammzellen zu „mini-Mumm“ in einer Schale — komplett mit allen Zelltypen und strukturelle Komplexität eines realen Darm.

Wenn die Forscher Hinzugefügt Oozysten, um die mini-Mumm, die Parasiten gediehen. Sie entstand aus den Oozysten und ging durch Ihren vollen Lebenszyklus zu produzieren mehr Oozysten. Für die erste Zeit, jedes Stadium des Parasiten ist kompliziert Lebenszyklus werden könnte, untersucht im Labor. Die Forscher zeigten auch, dass Sie Bearbeiten könnten das Parasiten-Gene mit CRISPR/Cas9 und führen genetische Kreuze, so dass diese leistungsfähigen Werkzeuge für das Studium der Biologie leichter zugänglich als zuvor.

„Wir setzen die Parasiten in diesem Umfeld, das ist viel natürlicher, und es ist glücklich und es wächst und entwickelt sich und geht durch den gesamten life-cycle,“ Sibley sagte. „Dies eröffnet Möglichkeiten, die geschlossen wurden, für eine lange Zeit. Es ist nur ein FDA-zugelassenes Medikament, und es funktioniert nicht bei kleinen Kindern. Gibt es potentielle Arzneimittel-Kandidaten, aber wir konnten nicht Bildschirm, bevor Sie, weil die Parasiten nur würde sowieso sterben. Wie können Sie sagen, wenn das Medikament tötet die Parasiten, wenn Sie bereits im sterben? Jetzt können wir beginnen, screening von Drogen und auch beginnen, Fragen zu stellen über das, was macht diese Parasiten gefährlich.“

Die Technik gilt nur für C. parvum, eine der beiden häufigsten Cryptosporidium-Spezies, die Durchfall verursachen, bei Menschen. Seine Cousine C. hominis ist noch schwieriger zu wachsen im Labor. Die beiden sind eng verwandt, aber während C. parvum infizieren können junge Säugetiere vieler Arten, C. hominis ausschließlich Menschen infiziert.

„Es gibt nur ein paar Dutzend Gene, die unterschiedlich zwischen parvum und hominis, aber irgendwie ist das genug, um hominis sehr pingelig,“ Sibley sagte. „Es wird nicht wachsen in Mäusen oder in Kälber-oder, so weit, in mini-Mumm gewachsen aus Maus-Stammzellen. Die Entwicklung von Systemen, mit zu arbeiten hominis ist ein wichtiges Ziel in meinem Labor.“

Die Technik, während potenziell mächtiger, nicht sofort zu übersetzen in eine bessere Behandlung oder Vorbeugung von Durchfall, Sibley verwarnt.

„Diese Dinge brauchen Zeit,“ Sibley sagte. „Es gibt eine Menge Grundlagenforschung, die noch getan werden muss. Aber dieses system bietet einen wichtigen Weg in die Zukunft. Wir können jetzt genetische Ansätze zur Untersuchung der Rolle einzelner Gene, und damit identifizieren, ein wichtiger Ansatzpunkt für verbesserte Therapien.“