Ученые обнаружили, что мозговой паразит токсоплазма гондии может вылечить психические расстройства
Паразиты оказывают негативное воздействие на здоровье как людей, так и животных. Однако ученые, возможно, нашли способ, как паразит мозга может оказать положительное влияние на пациентов с неврологическими расстройствами. Новое исследование, опубликованное в журнале Nature Microbiology, демонстрирует метод использования одноклеточного паразита Toxoplasma gondii для доставки терапевтических белков в клетки мозга.
С тех пор как ученые поняли, что микроскопические организмы могут вызывать болезни — это стало основой для теории микробов 19 века, — человечество стремится оградить себя от инфекций. Многие люди, испытывающие естественное отвращение к микробам, могут считать идею адаптации этих микробных врагов для лечения противоречивой. Тем не менее предотвращение и лечение заболеваний с помощью приспособления тех самых микробов, которые представляют угрозу, имеет долгую историю.
Уже в XVI веке жители Ближнего Востока и Азии заметили, что те, кто смог выжить после оспы, больше не заражались. Эти наблюдения привели к практике целенаправленного заражения здоровых людей материалами из гнойных язв больных — не подозревая об этом, они подвергали себя влиянию ослабленного штамма вируса оспы, что служило защитой от тяжелого течения болезни. Концепция вакцинирования, возникшая из этих ранних экспериментов, стала основой множества вакцин, которые спасли бесчисленное количество жизней. Вирусы, бактерии и паразиты также развили множество механизмов, позволяющих им проникать в органы, такие как мозг. Они могут быть перестроены для доставки лекарств в организм.
Удобный и эффективный способ доставки — таблетки. Химические препараты, такие как аспирин или пенициллин, — это мелкие молекулы, которые легко всасываются из кишечника в кровь.
Биологические препараты, такие как инсулин или семаглутид, представляют собой большие и сложные молекулы, которые могут разрушаться в желудке до того, как будут усвоены. Кроме того, они слишком крупные, чтобы пройти через стенку кишечника в кровоток. Все лекарства, особенно биологические, очень трудно проникают в мозг из-за гематоэнцефалического барьера. Гематоэнцефалический барьер — это слой клеток, выстилающих кровеносные сосуды мозга, который блокирует попадание микробов и других нежелательных веществ в мозг.
Паразиты Toxoplasma заражают как животных, так и людей. Инфекция может попадать в организм несколькими способами: спорами из кала инфицированных кошек, через употребление зараженного мяса или воды. Токсоплазмоз у здоровых людей вызывает только легкие симптомы, но может быть тяжелым у людей с ослабленной иммунной системой. Особенностью Toxoplasma является способность преодолевать гематоэнцефалический барьер и проникать в клетки мозга.
Оказавшись в нейронах, паразит выделяет белки, которые могут изменять экспрессию генов хозяина, что, вероятно, объясняет поведенческие изменения у инфицированных животных и людей. Недавние исследования международной группы ученых показали, как Toxoplasma секретирует свои белки в клетки хозяина. Создав генетически модифицированный Toxoplasma, который производит гибрид белка одного из своих выделяемых белков с MeCP2 (регулятором генов в мозге), ученые смогли доставить MeCP2 в нейроны.
Эксперименты подтвердили, что паразиты могут секретировать этот гибридный белок в нейронах в лабораторных условиях и в мозге инфицированных мышей. Недостаток MECP2 вызывает такое заболевание мозга, как синдром Ретта. В настоящее время различные генные терапии с использованием вирусов проверяются, чтобы доставить MeCP2 для лечения этой болезни. Он также может быть полезен для других неврологических проблем, возникающих из-за неправильных белков, таких как болезнь Альцгеймера и болезнь Паркинсона.
Путь от лабораторного эксперимента до клинического применения долог и полон трудностей, поэтому не стоит рассчитывать на то, что генетически модифицированные формы Toxoplasma появятся в медицине в ближайшее время. Одним из осложнений использования Toxoplasma в медицинских целях является тот факт, что данный паразит может вызывать серьезные хронические инфекции, которые на данный момент не поддаются лечению. Такая инфекция способна поражать важные органы, такие как мозг, глаза и сердце.
Однако на сегодняшний день около трети мирового населения являются носителями Toxoplasma без каких-либо значительных последствий. В последние годы исследования установили связь между инфекцией и повышенным риском развития шизофрении, вспышек гнева и безрассудного поведения, что намекает на то, что тихая инфекция может предрасполагать некоторых людей к серьезным неврологическим проблемам.
Широкое распространение Toxoplasma также может усложнять ее применение в медицинских целях, так как исключает возможность использования паразита для значительной части людей, поскольку миллиарды людей по всему миру уже инфицированы этим паразитом и имеют иммунитет против будущей инфекции. Однако в некоторых случаях преимущества использования Toxoplasma в качестве системы доставки лекарств могут перевесить риски. Генетическая модификация доброкачественных форм этого паразита может обеспечить производство необходимых белков без нанесения вреда ключевому органу — мозгу.
Поиск эффективного лечения болезни Альцгеймера становится все более активным и спорным, и в последние годы возникло несколько противоречий. В июле 2022 года журнал Science сообщил, что ключевая статья 2006 года, опубликованная в журнале Nature, в которой подтип белка мозга под названием бета-амилоид был идентифицирован как причина болезни Альцгеймера, возможно, была основана на поддельных данных.
