Мы продолжаем наш цикл публикаций, посвященных десятилетию образования ФИЦ Институт цитологии и генетики СО РАН рассказом о большой исследовательской работе, проделанной сотрудниками института по изучению генома кошачьей двуустки Opisthorchis felineus.
То, что плоские черви из рода Opisthorchis (их еще называют печеночными сосальщиками) способны проникать в организм человека вместе с рыбой и находиться там многие годы, поражая внутрипечёночные жёлчные протоки и жёлчный пузырь – было известно достаточно давно. Однако проблему холангиокарциномы, или рака желчных протоков при описторхозе многие годы связывали преимущественно с территорией Юго-Восточной Азии, а в нашей стране она оставалась в тени. Ситуацию изменило комплексное исследование генетики Opisthorchis felineus, инициированное сотрудниками ИЦиГ под руководством д.б.н. Вячеслава Мордвинова в начале этого века и эта работа продолжается до сих пор.
«Одним из главных результатов нашей работы стало то, что мы актуализировали проблему заражения описторхами населения, прежде всего, сельского, в бассейне реки Обь, где уровень заражения может достигать 60 % и более. А также показали, что это гораздо более опасная болезнь, чем было принято считать до этого», - считает руководитель лаборатории молекулярных механизмов патологических процессов, д.б.н. Мария Пахарукова.
Ключевым этапом исследовательской работы стало секвенирование генома кошачьей двуустки. Российские ученые к тому времени уже имели опыт полной расшифровки геномов вирусов и бактерий. Но что касается более крупных организмов, этот проект стал одним из первых, где ведущая роль принадлежит нашим соотечественникам.
Данные о геноме кошачьей двуустки дали широкие возможности в исследовании эволюции этого и близкородственных видов паразитов. Но они имели не только фундаментальное, но и значительное прикладное значение для медицины, в частности, помогли ученым ИЦиГ СО РАН лучше прогнозировать последствия заражения паразитами.
Одним из важных результатов стала установленная связь между описторхозом и увеличением вероятности заболевания раком желчных протоков. В частности, ученые посвятили несколько лет установлению взаимосвязи и выяснению причин возникновения рака при описторхозе, который, по данным статистики в Таиланде стоит на первом месте среди всех причин появления рака, а в России на 18-м. Связано ли это с разными секреторными молекулами близких видов трематод или обусловлено причинами, к которыми генетические особенности трематод не имеют отношение, остается не до конца изученным. Например, показано, что осложнения описторхоза могут быть обусловлены коинфекцией с патогенными бактериями, такими как бактерии рода Хеликобактер, которые сами по себе являются биологическими канцерогенами, что может усиливать осложнения протекания описторхоза и сопутствующих заболеваний. В рамках сравнения кошачьей двуустки с возбудителями описторхоза и клонорхоза в Юго-Восточной Азии и Китае было показано, что сибирский вид описторха – кошачья двуустка по своим генетическим характеристикам и по канцерогенным свойствам ближе к китайскому клонорху, чем к виверровой двуустке. Так, кошачья двуустка и клонорх вызывает в большей степени фиброз желчных протоков печени, чем неопластические изменения эпителия, как вызывает виверровая двуустка (наиболее канцерогенный вид), и эти различия обусловлены генетикой трематод и их секреторными продуктами. С другой стороны, кошачья двуустка вызывала больше системные эффекты в организме, чем виверровая двуустка, что вероятно и приводит к сопутствующих осложнениям в других органах и системах.
Изучение взаимосвязи между описторхозом и холангиокарциномой продолжается, в частности, ученые начинают работать с клиническим материалом в сотрудничестве с больницами эндемичных регионов, что открывает новые перспективы для разработки и апробации диагностических подходов и валидации найденных маркеров. Так, благодаря сотрудничеству с ОКБ г. Ханты-Мансийск (это наиболее эндемичный регион по описторхозу) удалось обнаружить еще одно неприятное осложнение, возникающее у людей, зараженных паразитом. «Мы впервые показали, что помимо поражения печени, у всех пациентов также наблюдается повреждение почек, нефропатия, отложение иммунных комплексов, признаки системной инфекции. Это очень важные данные, поскольку, когда не удаётся, например, вылечить инфекцию полностью, то необходимо отслеживать другие заболевания, которые могут сопровождать описторхоз, для проведения полноценной комплексной терапии», - подчеркнула Мария Пахарукова.
Одно из фундаментальных направлений работы, проводимой в лаборатории, посвящено исследованию внеклеточных везикул трематод, как компонента коммуникации между паразитом и клетками хозяина млекопитающего. Внеклеточные везикулы трематод в своем составе имеют целый комплекс белков и некодирующих РНК, идентификация молекул стала возможной благодаря проекту секвенирования генома. Внеклеточные везикулы попадают в кровь и могут быть обнаружены вдали от очага инфекции, что открывает перспективы разработки малоинвазивных методов диагностики инфекции человека.
Информация о геноме паразита открыла возможности для самых разных исследовательских проектов. Одни направлены на поиск новых более эффективных и щадящих для организма человека средств борьбы с поселившимся внутри паразитом. А другие – на то, чтобы использовать определенные свойства Opisthorchis felineus в благих целях.
«Поскольку описторх может годами находиться внутри человека, это говорит о наличии каких-то механизмов, позволяющих ему адаптироваться к этому, - отметила Мария Пахарукова. – Повреждая эпителий желчных протоков, описторх выделяет продукты усиливающие рост и деление этих клеток».
Желчные протоки и пузырь выстлан эпителием, основные клетки эпидермиса кожи человека - кератиноциты, которые также являются клетками эпителиального происхождения. Ученым пришла в голову идея, почему бы не протестировать это заживляющее свойство паразита на других видах ран? В результате исследований было показано, что препараты, полученные из внеклеточных везикул описторха ускоряют заживление поверхностных ран при сахарном диабете первого и второго типа, ускоряют рост новых капилляров. Такие молекулы паразитов интересны для применения в области биомедицины. В настоящее время исследователями ИЦиГ выделено около 200 белков, потенциально обладающих подобной активностью, среди которых и надо искать молекулу-кандидата на роль действующего вещества для нового ранозаживляющего препарата.
Еще одно направление, которое хотелось бы развивать в дальнейшем – это разработка неинвазивного метода анализа ДНК окружающей среды, или экологической ДНК. Этот метод обещает стать чувствительным и мощным инструментом для обнаружения трематод в любом природном водоеме, позволит ответить, есть ли там личинки трематод опасные для человека и животных.
Так работа с геномом печеночного сосальщика стала не только одним из первых опытов российских ученых по полногеномному секвенированию крупных организмов, но и ярким примером того, насколько широкий спектр результатов приносят подобные исследования. Коллектив опубликовал с момента начала исследований более 50 статей в рейтинговых журналах, наработано большое количество научных связей, коллабораций с коллективами по всему миру с коллегами из университетов Таиланда, Китая, США, Индии, Кореи, Португалии. В данном случае – при продолжении финансирования исследовательской работы, наша медицина может получить целый ряд новых инструментов как для диагностики и терапии опасной паразитарной инфекции, так и для борьбы с другими патологиями.
- Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии