疟原虫通过滞育产生青蒿素抗性的表观代谢机制

疟疾是严重危害人类健康的传染病之一，青蒿素及其衍生物被广泛运用于全球抗疟治疗，但近年来青蒿素耐受虫株在东南亚以及非洲地区不断扩散蔓延，给全球疟疾防控带来严峻的挑战。体外实验研究结果表明，疟原虫红内期生活史内，不同时期虫体对于青蒿素的敏感性不同。在药物压力下，疟原虫能通过滞育的方式延长早期环状体周期，减少敏感虫体青蒿素暴露时间，降低其特异性杀伤作用，产生青蒿素耐受，因此疟原虫青蒿素耐受机制与环状体期的表观遗传学调控具有密切联系。目前针对滞育假说主要侧重于药物压力所导致的生活史改变以及基因转录水平的变化，具体表观代谢相关机制尚不明确。

近日，江苏省血吸虫病防治研究所疟疾团队在Cell子刊iScience杂志上，在线发表了题为“Ring-stage growth arrest: metabolic basis of artemisinin tolerance in Plasmodium falciparum”的研究性论著。该论文通过非靶向代谢组学分析揭示了恶性疟原虫抗性株通过降低能量代谢与卟啉代谢，产生滞育同时降低青蒿素的活化，减少其杀伤作用，从代谢角度加深对此类表型的理解。这一发现有助于明确青蒿素作用靶点，为新型抗疟药物的筛选和研发提供新的思路。

在该文章中，研究者首先利用CRISPR/Cas9技术对恶性疟原虫Kelch13蛋白的C580Y和Y493H位点进行突变；通过环状体存活实验（RSA），明确突变虫株通过滞育改变生活史的方式产生青蒿素耐受表型。进一步利用感染红细胞和未感染红细胞膜表面胆固醇含量的差异，结合胆固醇依赖性溶解细胞毒素，实现恶性疟原虫早期环状体感染红细胞的富集。在此基础之上，研究者通过比较青蒿素作用前后疟原虫代谢谱的改变，结合生物信息学分析方法，明确差异代谢物主要富集于与疟原虫能量代谢以及卟啉代谢密切相关的三羧酸循环、糖酵解和丙酮酸代谢通路；并通过代谢流改变以及化学抑制的方式，定量分析血红蛋白降解产物、青蒿素激活所导致的氧化应激压力，阐明恶性疟原虫通过滞育，减少青蒿素对其杀伤作用的表观代谢机制。

疟原虫通过滞育产生青蒿素抗性的表观代谢机制

江苏省血吸虫病防治研究所博士后俞心愉为本文第一作者；江苏省血吸虫病防治研究所曹俊研究员、同济大学医学院张青锋教授、法国巴斯德研究所Didier Ménard教授、江苏省血吸虫病防治研究所朱国鼎研究员为本文共同通讯作者。

原文链接：

https://www.cell.com/iscience/fulltext/S2589-0042(22)01998-8#relatedArticles