Le parasite à cellule unique Entamoeba histolytica Infecte 50 millions de personnes chaque année, tuant près de 70 000. Habituellement, cette amibe ruse et changeante ne provoque rien de pire que la diarrhée. Mais parfois, il déclenche une maladie grave, voire mortelle en mâchant des ulcères dans le côlon, en liquéfiez les parties du foie et en envahissant le cerveau et les poumons.
Cela peut tuer tout ce que vous lui lancez, n'importe quelle sorte de cellule humaine. «
Katherine Ralston, professeur agrégé, Département de microbiologie et de génétique moléculaire
E. Histolytica Peut même échapper au système immunitaire – et il peut tuer les globules blancs qui sont censés le combattre.
Les scientifiques ont eu du mal à comprendre comment cela fait cela. Mais dans un nouvel article publié dans le numéro de mai de Tendances de la parasitologieRalston et son laboratoire établissent un plan pour l'aborder enfin, en utilisant des outils génétiques pour taquiner la fonction de ses protéines et gènes.
« Tous les parasites sont sous-étudiés, mais E. Histolytica est particulièrement énigmatique « , a déclaré Ralston. Construire les outils pour étudier, il a pris des années. Mais en cours de route, elle a découvert des surprises qui pourraient préparer le terrain pour des traitements améliorés.
Trouver l'arme du meurtre d'un tueur microscopique
E. Histolytica Entre dans le côlon après qu'une personne ait ingéré des aliments ou de l'eau contaminés, généralement dans les pays en développement avec un assainissement en eau pauvre. Aux États-Unis, il est le plus souvent vu chez les personnes qui ont récemment fait des voyages à l'étranger ou qui ont immigré d'autres pays.
Le nom de son espèce, Histolytica, signifie «dissolution des tissus» – car il crée des poches purnes de tissu liquéfié, appelées abcès, dans les organes qu'il infecte. Alors qu'il se déchaîne à travers les organes d'une personne, il ne mange pas soigneusement les cellules qu'il tue; Au lieu de cela, il laisse les cellules blessées pour déborder leur contenu pendant qu'il se bloque pour tuer d'autres cellules.
Ralston a commencé à étudier cette redoutable petite bête en 2011, lors d'une bourse postdoctorale à l'Université de Virginie. À l'époque, les gens pensaient qu'il avait tué des cellules en leur injectant un poison. Mais en le regardant à travers un microscope, elle a vu quelque chose de très différent.
E. Histolytica supprimait en fait les piqûres des cellules humaines. En regardant au microscope, « vous pouviez voir de petites parties de la cellule humaine cassée », a-t-elle déclaré. Ces fragments cellulaires ingérés, brillant du vert fluorescent au microscope, se sont accumulés à l'intérieur de l'amibe.
Son rapport selon lequel le parasite tue les cellules à travers ce processus, appelé « trogocytose », a été publié dans la revue Nature en 2014. « C'était important », a-t-elle déclaré. « Pour concevoir de nouvelles thérapies ou vaccins, vous devez vraiment savoir comment E. Histolytica endommage le tissu. «
Ralston a découvert, en 2022, qu'après que l'amiba a ingéré des parties des cellules humaines, elle devient résistante à un composant majeur du système immunitaire humain – une classe de molécules appelées « protéines de complément » qui trouvent et tue les cellules envahissantes.
Dans un nouvel article, publié sur Biorxiv en octobre 2024, les étudiants de Ralston et diplômés Maura Ruyechan et Wesley Huang ont constaté que l'amibe gagne cette résistance en ingérant des protéines des membranes extérieures des cellules humaines et en les plaçant sur sa propre surface extérieure. Deux de ces protéines humaines, appelées CD46 et CD55, empêchent les protéines de complément de se verrouiller sur la surface de l'amibe.
Essentiellement, les amibes tuent des cellules humaines, puis enfonçant leurs uniformes protéiques comme un déguisement, leur permettant d'échapper au système immunitaire humain.
Construire des outils pour la découverte scientifique
Avec d'autres agents pathogènes, comme le VIH et les salmonelles, les scientifiques ont fait des progrès rapides en identifiant de nombreux gènes, puis en exécutant des expériences à haut débit pour éliminer ces gènes individuellement pour trouver ceux qui sont cruciaux pour provoquer une maladie. Mais cela a été difficile avec E. Histolytica.
Son génome, séquencé en 2005, est cinq fois plus grand que celui de Salmonella et 2 500 fois plus grand que celui du VIH. L'analyse a nécessité des années de progrès en bioinformatique. Mais une étude de 2013 a finalement montré quelque chose de prometteur: E. Histolytica utilise un processus cellulaire appelé « inhibition de l'ARN » (ARNi) comme bouton de volume, pour contrôler l'expression de ses gènes.
« Nous pensions que nous pourrions transformer cela en un outil pour comprendre son génome », a déclaré Ralston. En 2021, elle, Ruyechan, Huang et six collègues de l'UC Davis ont publié un article démontrant un de ces outils qu'ils ont développé. Leur «bibliothèque d'ARNi» leur permet d'inhiber l'expression, individuellement, de chacun des 8 734 gènes connus du parasite.
Dans leur nouvel article, publié dans l'histoire de la couverture ce mois-ci dans Trends in Parasitology, Ralston, Huang et Ruyechan présentent un plan d'utilisation de ce système d'ARNi pour identifier rapidement les gènes nécessaires à l'amiba pour faire des choses cruciales, comme mordre les cellules humaines ou voler leurs protéines.
Ils préconisent de combiner cela avec l'outil d'édition génétique CRISPR. En utilisant cette approche, ils pourraient étiqueter les protéines avec des marqueurs fluorescents, pour les regarder interagir au microscope; ou supprimer de petites parties de gènes et de protéines, pour trouver les parties spécifiques qui sont cruciales et pourraient être ciblées avec des médicaments.
« Nous voyons maintenant une lumière à la fin du tunnel, et nous pensons que cela pourrait être réalisable », a déclaré Huang, qui plaide pour que la communauté de recherche développe CRISPR pour une utilisation dans l'amibe.
De la recherche fondamentale aux percées médicales
L'histoire de E. Histolytica Illustre la valeur de la recherche fondamentale – et comment elle contribue aux percées médicales de nombreuses années plus tard.
Il a fallu des années aux chercheurs pour apprendre à développer ce parasite en laboratoire et des années de plus pour que Ralston découvre comment il mord les cellules humaines et coopte leurs protéines pour échapper au système immunitaire. Même après la séquence de son génome, Ralston et d'autres scientifiques avaient besoin de temps pour développer des outils expérimentaux pour le séparer. Cela jette les bases d'identification des gènes ou des protéines qui peuvent être ciblées avec des vaccins ou de nouveaux médicaments.
« La science est un processus de construction », a déclaré Ralston. « Vous devez construire un outil sur un autre, jusqu'à ce que vous soyez enfin prêt à découvrir de nouveaux traitements. »
Le travail de Ralston a été financé par les National Institutes of Health et a reçu le soutien de l'American Society for Microbiology, Pew Charitable Trusts, The Hellman Foundation et The Hartwell Foundation. Cette recherche a utilisé plusieurs installations de base de recherche UC Davis, notamment l'installation d'imagerie à microscopie optique, la Bioinformatics Core Facility et le Center for Molecular and Genomic Imaging.
Les auteurs supplémentaires de l'article 2021 présentant la bibliothèque de l'ARNi comprennent: Akhila Bettadapur, René Suleiman, Hannah Miller et Tammie Tam (UC Davis College of Biological Sciences); Samuel Hunter et Matthew Settles (UC Davis Genome Center); et Charles Barbieri (Seqmatic LLC, Fremont, CA).
