知敵之可擊 基因體研究讓寄生蟲無所遁形

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寄生蟲(parasitic worm)會引起一些被輕忽的熱帶疾病,包括河盲症、血吸蟲病和鉤蟲病,約影響超過 10 億人。該類型疾病通常會持續數年甚至數十年,導致嚴重的疼痛、大量的身體殘疾、兒童的發育遲緩以及與畸形相關的社會羞恥感,而且還會使畜牧業和作物產業損失數十億美元的產量。儘管世界上許多最貧窮的國家面臨如此巨大的健康負擔,但對寄生蟲研究的投入卻很少。

近日,由 Wellcome Sanger 研究所,聖路易斯華盛頓大學、愛丁堡大學所組成的研究團隊完成寄生蟲的最大基因組研究,並且確定了八十多萬個新基因,以及預測了許多新的潛在藥物標靶位點和其對應藥物,該研究刊登於《Nature Genetics》。

該研究團隊對 81 種蛔蟲(roundworms)和扁蟲(flatworms)的基因組進行了比較,其中 45 種從未進行過定序,以了解寄生蟲如何感染和生活在人體內。他們的分析揭露近一百萬個從未見過的新基因,屬於數千個的新基因家族,並且它們在物種之間的分佈方式有很大差異。其中,某些寄生蟲具有巨大的基因家族,因此幫助它們能定殖宿主腸道,透過宿主組織遷移或消化食物。其他物種也有許多基因家族會影響宿主免疫系統,以幫助寄生蟲躲過免疫細胞的攻擊。

多年來,抗寄生蟲治療仍然寥寥無幾,往往不足,過度依賴少數現有藥物可能會導致抗藥性。為了尋找新的治療措施,該研究團隊整理了 80 萬個寄生蟲基因序列的數據集,以預測新的藥物標靶位點和其藥物。利用現有藥物和化學品的 ChEMBL 數據庫,他們將該名單縮小到了寄生蟲中的 40 個高優先級藥物標靶,以及數百種可能的現有藥物或化合物。

除了發現新基因和潛在的抗寄生蟲藥物可能性之外,他們也透過 81 種寄生蟲的基因組序列置於生命演化樹中,以了解其如何演化。對此,該研究作者 Mark Blaxter 教授表示,所有的寄生蟲都是從自由生活的祖先演化而來的,比較它們的基因組已經顯示了物種變成寄生蟲時發生的變化。寄生蟲影響大多數自然界,而該基因組記錄了它們如何形成的,以及如何影響動物。

該研究也提供了寄生蟲如何逃避人體的免疫系統攻擊的重要線索,進而幫助人們了解免疫系統本身,以至於最終讓人們能利用免疫系統的自然力量來改善健康。該研究資深作者 Makedonka Mitreva 副教授表示,寄生蟲是人們最古老的敵人之一,已經進化了數百萬年,成為人體免疫系統的專家操縱者。

延伸閱讀:優先審核憑證(PRV)加速熱帶疾病藥物審查

參考資料:
1. Nature Genetics, 2018; DOI: 10.1038/s41588-018-0262-1
2. https://www.sanger.ac.uk/news/view/largest-parasitic-worm-genetic-study-hatches-novel-treatment-possibilities

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