大多数人的各种组织中都存在长期感染，包括神经系统。这些微生物在进入潜伏期后会安静地隐藏在细胞中，以逃避捕获并确保自身生存。然而，由于缺乏自然模型来研究这些静止阶段，科学家们对潜伏期如何促进病原体持续存在以及这些阶段是否可以被免疫系统靶向的认识存在空白。
现在，由宾夕法尼亚大学兽医学院研究人员领导的一个团队展示了免疫系统确实能够识别弓形虫（Toxoplasma gondii）的潜伏阶段，这种寄生虫会引起弓形虫病。这项研究挑战了关于免疫系统如何处理脑部感染的一些常见假设。该论文的资深作者、宾夕法尼亚大学兽医学院教授Christopher A. Hunter表示，这一知识支持了弓形虫囊肿可以被靶向甚至清除的观点，其研究结果对其他感染和潜在的未来疗法具有重要意义。该论文还展示了囊肿如何促进寄生虫和宿主的共同生存。
在潜伏阶段，弓形虫会在大脑神经元中形成长期存在的囊肿，帮助寄生虫逃避宿主的免疫反应。然而，在这项研究中，研究人员发现某些T细胞可以靶向含有囊肿的神经元，从而促进寄生虫的控制。但也有一个权衡：他们还发现，当囊肿不形成时，寄生虫负担更高，对大脑的损害更大。该研究发表在《自然·微生物学》杂志上。
“病原体需要在宿主体内立足，但又不能过度扩张，因为如果宿主死亡，病原体也可能无法生存。”当时在Hunter实验室攻读博士学位的Lindsey A. Shallberg说。
弓形虫引起弓形虫病，对于大多数健康人来说，这种感染是无症状的，但对于免疫功能低下或怀孕的人群来说风险较大。它是由食用受污染且烹饪不当的肉类以及接触感染猫粪便引起的，因为猫是唯一能够进行有性繁殖的动物。
合著者、免疫学博士生Julia N. Eberhard指出了两个与现有文献和免疫学家普遍观念相悖的发现。她表示，长期以来，科学家们认为弓形虫囊肿可以通过隐藏在神经元中来避免免疫识别，但这项研究表明，“神经元并不是病原体的完全避难所”。
Eberhard还提到另一个普遍观点是，寄生虫需要形成囊肿才能持续存在，但在研究一种不能转化为囊肿阶段的寄生虫株时，研究人员发现免疫系统并未清除寄生虫。六个月后，他们仍然能在小鼠体内检测到寄生虫，这令Eberhard感到非常惊讶。
数学建模独立验证了实验结果，并表明对弓形虫潜伏阶段的免疫压力可以解释观察到的囊肿数量的变化。这是由艺术与科学学院物理与天文学系的博士生Aaron Winn完成的。
Shallberg表示，这篇论文的成因是合作者、麻省理工学院生物学副教授Sebastian Lourido发现了使寄生虫进入潜伏期的关键分子机制，并想了解如果寄生虫不能形成囊肿会发生什么。此外，亚利桑那大学的神经学家和科学家Anita Koshy也提供了证据，表明一些神经元可以摆脱这种感染。
虽然弓形虫本身是一个值得研究的微生物，但它也可以进一步加深科学家对具有潜伏阶段的人类神经系统感染的理解，例如巨细胞病毒。Shallberg说：“使其特别的是，这是一个可以在实验室中使用的可行模型，我们可以将学到的知识应用于其他感染。”
展望未来，Hunter表示他的实验室将继续研究T细胞是否直接识别神经元，并更详细地研究T细胞的反应。
Christopher A. Hunter是宾夕法尼亚大学兽医学院的Mindy Halikman Heyer杰出病理生物学教授。
Lindsey A. Shallberg在进行这项研究时是宾夕法尼亚大学佩雷尔曼医学院的免疫学博士生。
Aaron Winn是艺术与科学学院物理与天文学系的第六年博士生。
Julia N. Eberhard是宾夕法尼亚大学医学院的第五年免疫学博士生。
其他合作者包括宾夕法尼亚大学兽医学院的Daniel L. Aldridge、Molly Bunkofske、David A. Christian、Maxime Jacquet和Elinor Wilis；艺术与科学学院的Eleni Katifori；麻省理工学院和怀特黑德生物医学研究所的Christopher J. Giuliano和Sebastian Lourido；亚利桑那大学的Anita A. Koshy、Sambamurthy Chandrasekaran和Emily F. Merritt；以及皇家渥太华心理健康中心的Florence Dzierszinski。
这项研究得到了美国国立卫生研究院（拨款AI157247、AI160664、AI161962、CA009140、AI158501和AI157247）、宾夕法尼亚州政府以及亚利桑那大学医学院和BIO5研究所的机构资金的支持。
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