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Nature重大突破:破解青蒿素抗性基因

2013.12.20

  科学家们首次在疟原虫体内,鉴定了青蒿素抗性突变。这一突破性的成果于十二月十八日发表在Nature杂志上。

  “我们很快就能知道哪里出现了青蒿素抗性,监控抗性株的传播”文章的共同作者,WHO的Pascal Ringwald说。

  青蒿素取自传统中药青蒿(Artemisia annua),青蒿素药物与其他疟疾药物联合使用,通常能够在两天内,将疟原虫Plasmodium falciparum清除出人体血液。但上个世纪,部分区域逐渐出现了完全不受青蒿素影响的疟原虫抗性株。

  科学家们一直在努力寻找,青蒿素抗性背后的基因。此前曾有研究,将青蒿素抗性定位在,疟原虫一个染色体区域中。

  在这项新研究中,巴黎巴斯德研究所的Frédéric Ariey领导团队,在实验室里培养疟原虫,使其演化出青蒿素抗性。他们从坦桑尼亚患者体内收集到对药物敏感的疟原虫,然后将其在青蒿素的环境中培养。经过五年,研究人员得到了对青蒿素抵抗的疟原虫品系。

  研究人员对上述抗性株进行了全基因组测序,发现七个基因中的部分突变可能与青蒿素抗性有关。研究团队将这些突变,与来自柬埔寨临床的抗性株进行比较,最终确定编码蛋白kelch K13的基因就是青蒿素抗性基因。研究人员进一步深入分析柬埔寨的抗性株,发现了另外17个与青蒿素抗性密切相关的突变,这些突变都位于K13蛋白的propeller区域。

  现在人们还不清楚K13蛋白在疟原虫中的功能,也不知道突变是如何造成药物抗性的,就连青蒿素的作用方式也还是一个谜。不过Ariey认为,这么多突变的存在,说明青蒿素抗性反复在柬埔寨中出现,人们还可能找到更多与抗性相关的K13突变。

  “这些数据真正令人担心的是,在柬埔寨就有这么多独立出现的抗性等位基因,”说明青蒿素抗性是疟原虫的一个普遍适应过程,德克萨斯生物医学研究所的遗传学家Timothy Anderson说。

  英国桑格研究所(Wellcome Trust Sanger Institute )的群体遗传学家Dominic Kwiatkowski指出,可能还有其他涉及青蒿素抗性的基因,可以与K13一同起作用,不过鉴定抗性基因K13是一个重要的起点。

  参与东南亚疟疾控制的科学家们,已经在尽快绘制这一区域的突变分布图。12月9-10号曼谷举行了以消除疟疾为目的的会议,会议上已经决定将分析K13突变作为日后的主要方向。

  研究人员指出,找到抗性突变,可以帮助卫生机构合理分配资源,加快消灭疟疾的步伐。

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