鞭虫如何在肠道中穿行
复杂的生命周期和遗传特性使寄生蠕虫难以研究,但类器官技术揭示了其生物学新机制,并为开发更有效的药物提供了路径。
撰写人:Stephanie DeMarco博士
(剑桥大学寄生虫免疫学专家Maria Duque-Correa教授团队研究显示,通过观察鞭虫侵入肠道细胞的过程,科学家可更深入理解其感染生物学特性。)
利用肠道类器官研究鞭虫与宿主的相互作用
Jose Angel Dianes Santos 摄
鞭虫感染的全球性影响
虽然常被视为被忽视的热带病,但鞭虫感染在全球范围内长期存在。剑桥大学免疫学家Maria Duque-Correa指出:"考古发现显示这些蠕虫曾感染维京人和古罗马人,甚至在冰人奥茨体内也检测到寄生虫。"
人类鞭虫(Trichuris trichiura)与人类共进化数千年,其引发的免疫反应在驱逐寄生虫的同时,竟可缓解过敏和炎症性肠病等炎症性疾病。Duque-Correa强调:"尽管有人尝试用寄生虫治疗这类疾病,但因对其作用机制认知不足,且该寄生虫已导致5亿人患病,大规模感染风险极高。"
当前尚无预防性疫苗,常用抗寄生虫药物治愈率不足。Duque-Correa团队通过开发肠道类器官模型,实时观察到鞭虫侵入肠上皮细胞的全过程。"新技术使我们能真正理解这些蠕虫在人体内的生存机制。"
类器官观测技术突破
研究团队采用鼠鞭虫(T. muris)作为实验模型。传统动物实验受限于150微米幼虫在肠道中的观测难度,基因编辑技术也难以应用。通过开发三维类器官模型,研究人员首次实现实时观测:
- 初代类器官挑战
初期构建的极化上皮类器官因注射针阻塞和缺氧问题,仅能完成固定样本观察。Duque-Correa回忆:"整整一年都在尝试显微注射这些寄生虫,氧气浓度不足导致存活率极低。"
- 跨孔板系统突破
新型双向培养系统成功重建肠道细胞多样性,首次观测到与小鼠体内一致的隧道形成。"这是我们突破性时刻!"Duque-Correa兴奋道。
- 实时成像协作
与洛桑联邦理工学院Matthias Lütolf团队合作,利用支架仿生类器官实现动态观测。"疫情期间培训Moritz Hofer掌握寄生虫操作技术,最终获得蠕虫在肠上皮移动的珍贵影像。"
感染机制新发现
研究揭示宿主细胞的惊人反应:
- 溶酶体防御机制:上皮细胞试图通过溶酶体融合破坏寄生虫角质层
- 细胞动态包裹:宿主细胞并未因寄生虫入侵破裂,反而形成包裹结构
- 免疫博弈结局:尽管早期尝试抵抗,最终寄生虫仍成功建立感染
"这就像宿主与寄生虫的战争,类器官模型让我们首次见证这场微观战斗。"Duque-Correa总结道。
未来研究方向
团队正致力于开发包含间质细胞和免疫细胞的复合类器官模型,以研究寄生虫完整生命周期中的细胞互作。当前研究已揭示潜在治疗靶点:
- 药物屏障效应:类器官隧道结构可能形成抗寄生虫药物屏障
- 发育研究需求:需观察寄生虫四次蜕皮过程中的变化
当前药物阿苯达唑治愈率仅15-20%,研究将推动新型药物开发。"类器官技术正在为寄生虫学领域带来革命性认知。"Duque-Correa展望道。
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