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科普中國 2025-06-10 16:07:07
溶組織內(nèi)阿米巴（Entamoeba histolytica）正在攻擊人類白細胞（圖片來源：Katherine Ralston）
“它能殺死你扔給它的任何人類細胞，連白細胞也不例外?！痹诿枋鋈芙M織內(nèi)阿米巴（Entamoeba histolytica）時，南加利福尼亞大學的微生物學和分子遺傳學副教授凱瑟琳·羅爾斯頓（Katherine Ralston）說道。
“細胞殺手”
溶組織內(nèi)阿米巴是一種單細胞寄生蟲，主要寄生在人的腸道，但也可能入侵其他的器官和組織，比如大腦和肺部。全球每年大約有 5000 萬人感染溶組織內(nèi)阿米巴。在衛(wèi)生條件不佳的地區(qū)，溶組織內(nèi)阿米巴傳播較廣泛，可能導致 80% 的嬰兒都受到感染。
雖然大多數(shù)情況下，感染溶組織內(nèi)阿米巴的人僅會出現(xiàn)輕度腹瀉甚至沒有癥狀，但它也可能導致大面積的腸潰瘍，或者侵襲其他器官并造成致命的膿腫，比如肝膿腫。因此，每年有約 7 萬人會因溶組織內(nèi)阿米巴感染而死亡。
溶組織內(nèi)阿米巴的種加詞 histolytica 是“溶解組織”的意思，因為它會不斷殺死自己所遇到的人類細胞，在感染的器官中讓組織潰爛，形成膿腫。
享受殺戮？
2011 年，還是博士后的羅爾斯頓開始接觸有關溶組織內(nèi)阿米巴的研究。在此之前，許多科學家認為，溶組織內(nèi)阿米巴會通過向細胞注射毒素來殺死細胞，并且將其當作自己的食物。然而，通過顯微鏡觀察，羅爾斯頓發(fā)現(xiàn)了截然不同的故事。
她發(fā)現(xiàn)，溶組織內(nèi)阿米巴并不會分泌所謂的毒素殺死細胞，也并沒有將遇到的人類細胞當作食物。它們會不斷“啃咬”人體內(nèi)的細胞，直到細胞死亡——即“阿米巴胞啃”（amoebic trogocytosis, 源自希臘語 trogo，意為“啃食”）。但在細胞死亡后，溶組織內(nèi)阿米巴就不會再理會這個死掉的細胞，而是轉而去啃咬其他的活細胞，仿佛只是單純地在享受殺戮。
它們披著人類細胞的皮，在人體內(nèi)嘎嘎亂殺，每年殺死7萬人
通過顯微鏡觀察，“你可以看到被撕開的人類細胞的小碎片，”羅爾斯頓說，“這些被啃食掉的細胞碎片在顯微鏡下發(fā)出綠色的熒光，還有一部分在溶組織內(nèi)阿米巴體內(nèi)聚集?！?/span>
2014 年，羅爾斯頓的這一發(fā)現(xiàn)發(fā)表在了《自然》（Nature）上，她在論文中推測，溶組織內(nèi)阿米巴在人體內(nèi)的主要食物來源可能不是人體細胞，而是腸道菌群。
但溶組織內(nèi)阿米巴為何只是“咬死”細胞，而不吃掉，它到底圖什么呢？
偽裝
溶組織內(nèi)阿米巴主要通過被污染的水源進入人體，并在腸道中定植，但也可能通過血液轉移到其他器官，最常見的是肝臟。通常來說，人體對于入侵的外來寄生蟲，有一定的防御機制。其中一個很重要的防御系統(tǒng)便是“補體”（complement），這是廣泛存在于血清、組織液和細胞膜表面的蛋白質(zhì)反應系統(tǒng)。當有病原體入侵時，它就會被激活，刺激免疫系統(tǒng)清除病原體。
然而， 在 2022 年發(fā)表于 mBio 上的一項研究中，羅爾斯頓的團隊發(fā)現(xiàn)，在溶組織內(nèi)阿米巴啃咬人類細胞之后，會對補體蛋白產(chǎn)生提抗力，從而逃過免疫系統(tǒng)的攻擊。
研究團隊發(fā)現(xiàn)，沒有咬過人類細胞的溶組織內(nèi)阿米巴在體外接觸人類血清，很容易在血清中免疫物質(zhì)的影響下被裂解。然而， 如果它們曾經(jīng)咬過人類細胞，就可以抵御血清中免疫物質(zhì)的攻擊，而且它咬過的細胞越多，抵御能力就越強。
進一步研究發(fā)現(xiàn)，溶組織內(nèi)阿米巴之所以要啃咬人類細胞使其死亡，其實是為了獲取這些細胞質(zhì)中的內(nèi)容物。具體來說，啃咬了人類細胞后，溶組織內(nèi)阿米巴就可以將人類細胞中的補體調(diào)節(jié)蛋白（比如 CD55 和 CD46）放在自己的細胞表面作為“偽裝”，而這些補體調(diào)節(jié)蛋白就可以幫助它們逃過補體的識別和攻擊。
圖片來源：Ruyechan et al, 2024
而在最近發(fā)布于預印本網(wǎng)站 bioRxiv 上的一項新研究中，羅爾斯頓的團隊進一步探究了溶組織內(nèi)阿米巴抵抗補體的能力。她們發(fā)現(xiàn)，咬過人類細胞并將人類補體調(diào)節(jié)蛋白展示在自身體表的溶組織內(nèi)阿米巴，甚至可以抵抗小鼠血清中補體的攻擊——盡管人類和小鼠屬于不同的物種。
工具
羅爾斯頓花費了數(shù)年時間，探究了溶組織內(nèi)阿米巴如何通過“阿米巴胞啃”殺死人類細胞，以及如何在這個過程中利用人類細胞中的蛋白質(zhì)來逃避人體免疫系統(tǒng)的攻擊。除此之外，羅爾斯頓和其他科學家也一直致力于研究溶組織內(nèi)阿米巴的基因組，試圖從中找尋靈感，研制出可用于治療或預防溶組織內(nèi)阿米巴的疫苗和藥物。
“所有寄生蟲的研究都還不夠深入，但溶組織內(nèi)阿米巴尤其神秘。”羅爾斯頓說道。溶組織內(nèi)阿米巴的基因組比沙門氏菌大 5 倍，比艾滋病病毒大 2500 倍，對其進行分析需要依賴于生物信息學的多年技術發(fā)展。
在 2021 年發(fā)表于《公共科學圖書館·病原體》（PLOS Pathogens）的研究中，羅爾斯頓和合作者開發(fā)了一種 RNAi 文庫，可以用于探究溶組織內(nèi)阿米巴的多個基因。而在今年 5 月份發(fā)表于 Trends in Parasitology 的封面文章中，她的研究團隊又提出了一個完整的計劃，利用 RNAi 系統(tǒng)快速識別溶組織內(nèi)阿米巴執(zhí)行關鍵任務（比如“阿米巴胞啃”）時所需的基因，他們主張結合基因編輯技術，找到特定基因的工作方式。
“ 科學是一個不斷構建的過程 ，”羅爾斯頓說道，“ 你必須不斷探索新的工具，直到最終準備好發(fā)現(xiàn)（針對溶組織內(nèi)阿米巴）新的治療方法 。”
責編：張春祥
一審：張春祥
二審：楊丹
三審：楊又華
來源：科普中國
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