Pasożyty Leishmania mogą podróżować wewnątrz komórek odpornościowych

Pasożyty z rodzaju Leishmania mogą wykorzystywać przemieszczające się po organizmie komórki układu odpornościowego jako środek transportu. Nowa grupa badawcza „LeishMove”, powstająca w Universität Würzburg dzięki finansowaniu Deutsche Forschungsgemeinschaft, zbada mechanizmy umożliwiające pasożytom kontrolowanie migracji zakażonych fagocytów. Wyniki projektu mogą pomóc w wyjaśnieniu, dlaczego niektóre gatunki Leishmania pozostają ograniczone do skóry, podczas gdy inne rozsiewają się do narządów wewnętrznych i powodują chorobę zagrażającą życiu.

Leishmania i kliniczne postacie zakażenia

Leishmania to jednokomórkowe pasożyty występujące przede wszystkim w strefach tropikalnych i subtropikalnych, ale także w państwach położonych wokół Morza Śródziemnego. Są przenoszone przez moskity, określane również jako muchówki piaskowe. W wyniku ukłucia zakażonego owada pasożyty mogą zostać przekazane człowiekowi, psu lub innemu zwierzęciu.

Przebieg zakażenia zależy między innymi od gatunku pasożyta. Niektóre gatunki wywołują owrzodzenia skóry rozwijające się w miejscu wniknięcia patogenu. Inne rozprzestrzeniają się w organizmie i zajmują przede wszystkim wątrobę oraz śledzionę. Bez odpowiedniego leczenia taki przebieg choroby kończy się zgonem w ponad 95% przypadków.

Jednym z nadal nierozwiązanych problemów biologii zakażeń pozostaje wyjaśnienie, dlaczego część pasożytów utrzymuje się miejscowo w skórze, podczas gdy inne gatunki są zdolne do rozsiewu i zajmowania narządów wewnętrznych.

Komórki odpornościowe jako środek transportu

Badania prowadzone przez dr. Toma Benekego, badacza zakażeń pracującego w Biozentrum der Universität Würzburg, wskazują, że pasożyty prawdopodobnie nie przemieszczają się samodzielnie przez organizm gospodarza. Zagnieżdżają się natomiast w fagocytach, czyli komórkach układu odpornościowego zdolnych do pochłaniania drobnoustrojów i innych cząstek.

Komórki te nie pozostają nieruchome. Patrolują tkanki, przemieszczają się pomiędzy nimi i uczestniczą w odpowiedzi immunologicznej. Z perspektywy pasożyta mogą więc stanowić naturalny środek transportu, umożliwiający dotarcie do miejsc odległych od pierwotnego ogniska zakażenia.

Jak sugerują dotychczasowe wyniki, Leishmania mogą dodatkowo manipulować migracją zakażonych komórek odpornościowych. Charakter tej manipulacji prawdopodobnie różni się pomiędzy gatunkami pasożytów.

Mechanizm ten jest szczególnie interesujący, ponieważ genomy gatunków Leishmania pozostających miejscowo w skórze tylko nieznacznie różnią się od genomów gatunków zdolnych do rozsiewania się po organizmie. Oznacza to, że zasadnicze różnice w zachowaniu pasożytów mogą wynikać nie z rozległych odmienności genetycznych, lecz ze zmian obejmujących stosunkowo niewielką liczbę genów.

Tom Beneke przypuszcza, że właśnie warianty pojedynczych genów mogą decydować o odmiennych sposobach oddziaływania poszczególnych gatunków pasożyta na komórki gospodarza. Ich identyfikacja będzie jednym z głównych celów nowego programu badawczego.

Projekt „LeishMove” i nowe technologie genetyczne

Mechanizmy kontrolowania komórek gospodarza oraz związane z nimi różnice genetyczne będą badane w ramach nowej Emmy-Noether-Nachwuchsgruppe „LeishMove”. Grupą pokieruje Tom Beneke.

Deutsche Forschungsgemeinschaft przyznała na utworzenie i działalność zespołu około 2,2 mln euro. Projekt ma rozpocząć się 1 września 2026 roku i potrwać sześć lat.

Zespół wykorzysta nowe technologie genetyczne opracowane przez Benekego specjalnie na potrzeby badań nad Leishmania. Mają one umożliwić identyfikowanie wariantów genów odpowiadających za zdolność pasożytów do modyfikowania zachowania zakażonych komórek.

Badacze będą analizować zarówno czynniki po stronie pasożyta, jak i ich wpływ na komórki gospodarza. Kluczowe pytania dotyczą tego, w jaki sposób Leishmania zmieniają migrację fagocytów, które geny są niezbędne do wywołania tego efektu oraz dlaczego poszczególne gatunki pasożyta wykorzystują odmienne strategie.

Znaczenie leiszmaniozy dla Europy i zagrożenie dla psów

Leiszmanioza jest zaliczana do zaniedbanych chorób tropikalnych. Według informacji przytoczonych przez Toma Benekego każdego roku na świecie zakaża się nią nawet milion osób, a wiele tysięcy chorych umiera.

Mimo tak znacznego obciążenia zdrowotnego komercyjne zainteresowanie opracowywaniem nowych leków pozostaje niewielkie. Jednocześnie narasta problem oporności pasożytów na stosowane leczenie. Nie ma również zatwierdzonej szczepionki przeciwko leiszmaniozie przeznaczonej dla ludzi, a dostępne terapie mogą wiązać się z istotnymi działaniami niepożądanymi.

Choroba nie jest jednak problemem ograniczonym wyłącznie do odległych regionów tropikalnych. Zakażenia występują również w Europie, szczególnie w basenie Morza Śródziemnego.

W regionie tym każdego roku dochodzi do licznych zakażeń, a szczególnie silnie dotknięte są psy. Z tego powodu zwierzęta mogą wracać z leiszmaniozą po podróży lub pobycie wakacyjnym między innymi w Hiszpanii albo we Włoszech.

Poszukiwanie nowych strategii terapeutycznych

Badania zespołu z Universität Würzburg mogą dostarczyć informacji potrzebnych do opracowania strategii hamujących rozprzestrzenianie się pasożytów w organizmie. Potencjalnym kierunkiem byłoby zakłócenie interakcji pomiędzy Leishmania a zakażoną komórką odpornościową.

Jeżeli naukowcy zidentyfikują geny pozwalające pasożytom wpływać na migrację fagocytów, ich produkty lub związane z nimi szlaki biologiczne mogłyby w przyszłości stać się przedmiotem dalszych badań nad celami terapeutycznymi.

Na obecnym etapie jest to jednak perspektywa długoterminowa. Projekt ma przede wszystkim dostarczyć podstawowej wiedzy o biologii pasożyta i jego oddziaływaniach z gospodarzem. Dopiero późniejsze badania będą mogły wykazać, czy poznane mechanizmy można bezpiecznie i skutecznie wykorzystać w leczeniu.

Droga naukowa Toma Benekego

Tom Beneke urodził się w 1990 roku w Berlinie. Studiował biotechnologię w Brandenburgische Technische Universität Cottbus-Senftenberg. Po uzyskaniu tytułu licencjata, bez wcześniejszego ukończenia studiów magisterskich, rozpoczął doktorat w University of Oxford w ramach programu fast-track PhD.

W latach 2015–2019 prowadził badania nad sposobem pływania i poruszania się pasożytów z rodzaju Leishmania. Po uzyskaniu doktoratu kontynuował działalność naukową w Oksfordzie, a następnie przeszedł do firmy biotechnologicznej Oxford Genetics, gdzie pracował jako specjalista w zakresie badań przesiewowych wykorzystujących technologię CRISPR.

Po niespełna dwóch latach pracy w przemyśle zdecydował się na powrót do badań akademickich. W 2022 roku, dzięki stypendiom European Molecular Biology Organization oraz Unii Europejskiej w ramach programu Marie Curie, dołączył do Biozentrum der Universität Würzburg. Kontynuował tam badania nad biologią Leishmania.

W 2024 roku założył niezależną grupę młodych badaczy. Poza finansowaniem w ramach Emmy-Noether-Programm jej działalność wspierają także inne projekty, w tym dodatkowy grant Deutsche Forschungsgemeinschaft, europejski projekt Horizon Europe oraz finansowanie Humboldt-Stiftung.

Źródło: Informationsdienst Wissenschaft / Universität Würzburg, Leishmania: When tropical parasites use immune cells as taxis.