瘧原蟲丨日本研究:抗瘧疾新藥研發曙光!新化合物可抑制紅血球內惡性瘧原蟲。

瘧原蟲丨日本一項研究,成功透過創建轉基因惡性瘧原蟲,評估現時的抗瘧化合物之功效;並發現一種新化合物,可殺死寄生在人體紅血球上的惡性瘧原蟲。團隊有望將研究中所創建的惡性瘧原蟲使用於藥物研發平台,推進抗瘧藥物的開發。

撰文:Yuuki@Medical Inspire 醫.思維丨圖片來源:Kwangmoozaa@Shutterstock、nechaevkon@Shutterstock、マラリア創薬に向けた革新的ツールとなる遺伝子改変原虫を創出@大阪大學丨資料來源:《Communications Biology》期刊

瘧原蟲丨日本研究:抗瘧疾新藥研發曙光!新化合物可抑制紅血球內惡性瘧原蟲。

由長崎大學熱帶醫學研究所塩野義製藥國際傳染病協作部門(Shionogi Global Infectious Diseases Division: SHINE)宮崎真也助教、宮崎幸子研究員、稲岡健Daniel准教授所領導的研究團隊,與大阪大學大學院藥學研究科及荷蘭萊頓大學、TropIQ Health Sciences、法國索邦大學展開的一項國際共同研究,成功透過創建轉基因惡性瘧原蟲,評估於人類和蚊子2種宿主中多個階段有效的抗瘧化合物之功效。

研究人員更在大阪大學大學院藥學研究科所提供的化合物庫中成功發現一種新化合物OU0074008,可殺死寄生在人體紅血球上的惡性瘧原蟲,有望將研究中所創建的惡性瘧原蟲使用於藥物研發平台,推進抗瘧藥物的開發。團隊已將研究成果發表在國際科學期刊《Nature》旗下學術雜誌《Communications Biology》上。

瘧原蟲
瘧疾是一種由蚊子傳播的寄生蟲傳染病,於熱帶地區造成大量感染者和死亡案例。

瘧疾病原體

瘧疾是一種由蚊子傳播的寄生蟲傳染病,於熱帶地區造成大量感染者和死亡案例。據衞生署的資料顯示,瘧疾由病原體瘧原蟲屬的寄生蟲所致,包括惡性瘧原蟲、三日瘧原蟲、卵狀瘧原蟲、間日瘧原蟲及諾氏瘧原蟲,是一種可致命的嚴重疾病,常見於氣候溫暖的地區,如非洲、東南亞及南美洲等熱帶及亞熱帶地區。患者一般會出現發燒、發冷、頭痛、肌肉疼痛和無力、咳嗽、嘔吐、腹瀉及肚痛等症狀。可引致貧血、痙攣、血液循環系統衰竭、器官衰竭及昏迷等併發症。若未能及時醫治,可致死。

瘧疾是一種由受感染的雌性瘧蚊所傳播的疾病。當雌性瘧蚊叮咬了瘧疾患者後,蚊子會受到感染,並在叮咬另一人時把瘧疾傳播。雖然瘧疾並不會人傳人,卻可透過輸入受污染的血液或血液製成品、器官移植或共用刺針、針筒等傳染,另外亦可於懷孕或生產時由母親傳染胎兒或初生嬰兒。雖然瘧蚊在香港並不常見,所以瘧疾出現本地傳播的風險偏低,惟本港亦不時會出現外地輸入的瘧疾個案。

瘧原蟲
瘧疾寄生蟲會在人類及蚊子2種宿主體內形成非常複雜生活史。

研究目的與方法

瘧疾寄生蟲主要可感染人類及媒介蚊子兩種宿主,瘧原蟲會在人類紅血球中繁殖而導致瘧疾症狀,包括發燒和發冷等,稱為紅血球內期。當瘧原蟲在紅血球內經過滋養並分裂後,會侵入紅血球中發育,轉變為配子體階段,並通過血液再次遷移到吸取病人或帶原者血液的蚊子體內。各型態原蟲在蚊子體內增殖後釋出成熟的子孢子,便會通過蚊子叮咬重新侵入人體,並感染人體的肝臟,再在潛伏期後感染人類的紅血球,形成於人類及蚊子2種宿主體內非常複雜生活史。

因瘧原蟲會在紅血球內期無性生殖時引起瘧疾症狀,因此抗瘧藥物的開發主要針對殺死紅細胞中的瘧原蟲,然而,現有的抗瘧藥物已出現了耐藥性,因此,開發具有新作用機制的抗瘧藥物為目前的課題。另外,研發出阻止蚊子傳播瘧疾寄生蟲的傳播抑製劑,及在肝臟潛伏期時便能殺死肝臟中寄生蟲的藥物,亦被認為是對於控制瘧疾非常重要。為此,研究團隊以治療劑、預防劑和傳播阻斷劑,作為開發多階段有效新型抗瘧疾藥物的目標。

為了建立多階段惡性瘧原蟲藥物的測定,團隊向惡性瘧原蟲進行了基因改造,以綠色熒光蛋白 (Green fluorescent protein,GFP)及納米熒光素酶NanoLuc作為標記,並在實驗室重現了惡性瘧原蟲的生命週期。結果確認GFP可於紅血球內期、配子體、卵囊、子孢子階段及肝內期進行表達,研究人員通過顯微鏡觀察GFP熒光信號,可以非常容易地觀察到原蟲的形態和數量,而NanoLuc則可在多個階段評估抗瘧化合物,於紅血球內膜階段、配子體階段和肝內階段檢測出NanoLuc信號,評估化合物的生長抑制活性,進行對抗瘧藥物的篩選。

瘧原蟲
惡性瘧原蟲的生命週期(圖:大阪大學)

研究發現新化合物對紅血球內期惡性瘧原蟲抗活性有效

為了研發針對多階段惡性瘧原蟲的新型抗瘧化合物,研究團隊以GFP-NanoLuc信號,評估了於大阪大學大學院藥學研究科提供的化合物庫中所篩選出的1,920種化合物對抗瘧疾的效用,發現一種新化合物OU0074008,可殺死寄生在人體紅血球上的惡性瘧原蟲。透過OU0074008的NanoLuc抑制活性測定,發現該化合物表現出對惡性瘧原蟲於無性血液階段的特異性細胞毒性,證實可於紅血球內期及配子體階段的瘧原蟲有效,但對肝期惡性瘧原蟲則沒有表現出抑制活性。

團隊期待研究結果能為新抗瘧藥物研發作出貢獻

團隊指出,是次研究使用GFP-NanoLuc表達基因,為針對惡性瘧原蟲識別抗瘧疾化合物提供一個實驗框架,並證明了該基因可在多階段的藥物測定中持有實用性,在人類和蚊子2種宿主中表達出高度敏感。通過使用多個階段表達的GFP-NanoLuc信號,研究人員期望未來可極大地促進藥物研發,亦可促進瘧疾寄生蟲本身的基礎研究。今後將利用表達NanoLuc的原蟲,持續對原蟲多個階段的藥效測定,以開發新的抗瘧藥物。

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