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腹泻病原体隐孢子虫的基因改造

近期的研究表明,隐孢子虫(Cryptosporidium)是在全球范围内引起婴幼儿严重腹泻的第二大病原体。腹泻据估计是占到婴幼儿总死亡案例的10.5%。引起严重的腹泻的首要病原体是轮状病毒,其次是隐孢子虫。

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这种隐孢子虫还是艾滋病患者,以及器官移植患者体内的机会病原体。这种致病毒对于营养不良的儿童和免疫缺陷患者是巨大的威胁,然而至今还没有针对隐孢子虫的疫苗,唯一的一种药物效果也很差。针对隐孢子虫的连续培养系统、动物模型以及分子遗传学工具都很缺乏。


美国佐治亚大学的一个课题组近期在《Nature》发表了一篇文章介绍了一种实验体系,可以通过基因改造这种重要病原体,使得今后针对隐孢子虫的研究更容易进行。他们建立并优化了小球隐孢子虫(Cryptosporidium parvum)转染组织培养的细胞方法。为了获得稳定的转基因隐孢子虫,他们建立了小鼠模型能够被这种隐孢子虫稳定感染。


这种隐孢子虫的基因组可以被Cas9系统编辑,他们引入一些报告基因(荧光素基因),使得其对于氨基糖苷类抗生素有耐药性。通过手术注射的方法,研究人员试图将这种基因改造过的隐孢子虫注入小鼠的小肠。这种小鼠是一种基因敲除的小鼠,对隐孢子虫敏感。感染基因改造的隐孢子虫三十天后,这些小鼠肠道和粪便中能检测到隐孢子虫的卵囊。基因编辑后的隐孢子虫也能够感染组织培养的细胞。


增加了荧光素标记基因的隐孢子虫系统,能够让科学家定量研究很多分子遗传学特性,这些对于以后的药物研究以及疫苗开发都提供了分子基础。由于这种寄生虫对于药物不敏感,耐药性很强。利用这种基因改造后的隐孢子虫系统用于体内或体外的药物筛选。通过基因改造使得隐孢子虫弱化,或许能够成为一种有希望的疫苗。他们还测试基因敲除之后的隐孢子虫对药物的敏感性。他们希望通过转基因改造这种寄生虫为未来的研究提供基础,并为针对隐孢子虫的药物研发打开了大门。


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