Prendendo di mira l'Echinococcus Multilocularis: Una nuova speranza
I ricercatori scoprono possibili trattamenti per l'infezione pericolosa della tenia.
Akito Koike, Katia Cailliau, Jérôme Vicogne, Frank Becker, Colette Dissous, Stefan Hannus, Klaus Brehm
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Indice
- Fasi di vita del parassita
- I segreti delle cellule staminali
- La via EGF: l'autostrada dei segnali
- La ricerca dei ligandi EGF
- Approfondendo gli studi sulle colture cellulari
- Il fattore X: Xenopus oociti in aiuto
- Costruire sul successo: il viaggio verso nuovi trattamenti
- Il gran finale: EmEGF1 ed EmNRG
- Conclusione
- Fonte originale
- Link di riferimento
L'echinococcosi alveolare, nota anche come AE, è una malattia seria causata da un piccolo parassita astuto chiamato Echinococcus multilocularis. Questo verme ha una certa voglia di fare guai, infettando roditori e persino esseri umani. L'infezione inizia quando qualcuno ingerisce accidentalmente delle uova contenenti una versione piccola e subdola del parassita chiamata oncosfera. Una volta inghiottite, queste oncosfere si schiudono nell'intestino, si infilano attraverso la parete intestinale e si sistemano comodamente negli organi, soprattutto nel fegato. Purtroppo, questo verme sa come crescere e diffondersi in modo aggressivo, causando danni che possono essere fatali se non trattati.
Fasi di vita del parassita
Il ciclo di vita dell'Echinococcus è piuttosto affascinante. Il verme adulto vive negli intestini di ospiti come le volpi. Una volta che questo verme produce uova, vengono rilasciate nell'ambiente tramite le feci dell'ospite. Quando un roditore affamato o un umano mangia accidentalmente queste uova, inizia il vero divertimento. Le uova si schiudono, le oncosfere invadono l'intestino e voilà! Il parassita passa alla sua prossima fase di vita: il metacestode.
Il metacestode sembra una cisti accogliente circondata da uno strato protettivo. All'interno di questa cisti, il parassita ha un gruppo di cellule speciali chiamate cellule germinative. Queste cellule germinative sono come le cellule staminali del mondo dei parassiti, e non stanno certo con le mani in mano. Si dividono e differenziano in altri tipi di cellule, permettendo al parassita di crescere e causare scompiglio.
I segreti delle cellule staminali
Uno dei segreti del successo del parassita sta nelle sue cellule germinative. Pensale come i super soldati del parassita, che si moltiplicano continuamente e aiutano il parassita a crescere. La ricerca ha dimostrato che queste cellule germinative sono le uniche che si dividono attivamente, e sono cruciali per la sopravvivenza del verme.
Ora, qui le cose si fanno interessanti. Queste cellule germinative possono essere piuttosto resistenti ai farmaci antiparassitari convenzionali come albendazolo e mebendazolo. Gli scienziati credono che per colpire correttamente il parassita, i nuovi farmaci dovrebbero mirare a queste cellule staminali. Questo ha portato i ricercatori a indagare i percorsi di segnalazione che controllano queste cellule e come potrebbero portare a potenziali trattamenti.
La via EGF: l'autostrada dei segnali
Uno dei percorsi più importanti coinvolti nella regolazione delle cellule germinative è la via del fattore di crescita epidermico (EGF). Questa via di segnalazione è un attore ben noto nel mondo della biologia cellulare e aiuta a controllare come le cellule si dividono e differenziano. La via EGF utilizza proteine speciali (chiamate ligandi) che si legano ai recettori sulla superficie cellulare, innescando una cascata di eventi all'interno della cellula.
Quando questi ligandi si legano ai loro recettori, spesso fanno sì che i recettori si uniscano (un processo noto come dimarizzazione) e attivino percorsi di segnalazione che promuovono la crescita o la sopravvivenza cellulare. Negli platelminti, la ricerca ha dimostrato che la segnalazione EGF è essenziale per la divisione e la maturazione delle loro cellule staminali, e risulta che lo stesso vale per il nostro amico subdolo Echinococcus.
La ricerca dei ligandi EGF
I ricercatori sono stati alla ricerca di ligandi EGF in Echinococcus. Finora hanno scoperto alcuni candidati interessanti. Esaminando il genoma di E. multilocularis, gli scienziati hanno identificato due potenziali ligandi EGF: EmEGF1 ed EmNRG. Questi ligandi potrebbero interagire con i recettori EGF del parassita e aiutare a regolare il comportamento delle cellule staminali.
Quando questi ligandi vengono espressi-specialmente EmNRG-c'è un aumento notevole nel numero di cellule germinative. Queste informazioni hanno importanti implicazioni per comprendere come il parassita governi la sua crescita e come potremmo interrompere quel processo con nuovi trattamenti.
Approfondendo gli studi sulle colture cellulari
Per capire come funzionano questi recettori e ligandi EGF, i ricercatori si sono rivolti alle colture cellulari. Testando vari inibitori, potevano osservare come questi composti influenzassero la vitalità cellulare e la rigenerazione delle vescicole metacestode. Hanno scoperto che alcuni inibitori potevano diminuire drasticamente la vitalità cellulare e interrompere la crescita del parassita.
In particolare, l'afatinib è emerso come un'opzione di trattamento particolarmente interessante. Questo farmaco era già noto per la sua efficacia contro il cancro umano e ha mostrato promesse nel ridurre la crescita di Echinococcus. Negli esperimenti, è stato trovato che l'afatinib colpisce specificamente il recettore EGF EmER1 nel parassita, portando a effetti negativi sulla sua crescita.
Il fattore X: Xenopus oociti in aiuto
Gli scienziati amano usare vari sistemi per studiare complessi sistemi biologici, e gli oociti di Xenopus (uova di rana) sono tra i loro preferiti. Gli oociti vengono utilizzati per esprimere i recettori EGF di Echinococcus e poi analizzare come questi recettori rispondano a ligandi come l'EGF umano.
In questi esperimenti, gli oociti hanno espresso EmER1 in risposta all'EGF, rivelando che il recettore era attivo e funzionante. Questa scoperta ha confermato che le interazioni tra il ligando e il recettore sono effettivamente importanti per governare la crescita di Echinococcus.
Costruire sul successo: il viaggio verso nuovi trattamenti
Con il progredire della ricerca, gli scienziati hanno realizzato che l'obiettivo finale era sfruttare i loro risultati nello sviluppo di farmaci. Hanno condotto numerosi esperimenti per valutare quanto efficacemente vari inibitori potessero colpire i recettori di Echinococcus.
I risultati erano promettenti. Dacomitinib e osimertinib-altri due inibitori-mostravano efficacia contro le cellule di Echinococcus, ma non così chiaramente come l'afatinib. Questa scoperta indica una via per identificare nuovi trattamenti che potrebbero mirare meglio al verme, risparmiando le cellule umane.
Il gran finale: EmEGF1 ed EmNRG
Nei loro sforzi per caratterizzare i ligandi EGF, i ricercatori hanno clonato e analizzato EmEGF1 ed EmNRG. Hanno scoperto che entrambe le proteine contenevano domini EGF necessari per legarsi ai rispettivi recettori. Nota bene, EmNRG sembrava cruciale per lo sviluppo del metacestode.
Quando gli scienziati hanno ridotto EmNRG attraverso l'interferenza dell'RNA, hanno visto un notevole calo sia nella formazione delle vescicole metacestode sia nella vitalità cellulare complessiva. Questo risultato ha evidenziato l'importanza di EmNRG nell'intero ciclo di vita del parassita e ha consolidato il suo ruolo come potenziale bersaglio per nuovi trattamenti.
Conclusione
Attraverso ricerche diligenti, gli scienziati hanno scoperto molto sulla biologia di Echinococcus multilocularis. Le interazioni tra i ligandi EGF e i loro recettori giocano un ruolo centrale nella crescita e nello sviluppo del parassita. Concentrandosi su queste relazioni, c'è speranza per trattamenti migliori contro questa malattia parassitaria.
L'esplorazione continua, e chissà-forse la prossima grande scoperta verrà dallo studio ulteriore di queste vie di segnalazione. La lotta contro Echinococcus può sembrare scoraggiante, ma con ogni scoperta, i ricercatori si avvicinano a cambiare le sorti. E fino ad allora, fare attenzione a evitare quelle fastidiose uova di verme è sempre una mossa intelligente!
Titolo: Putative EGF ligand and receptor of Echinococcus multilocularis that are critical for parasite development
Estratto: The neglected zoonosis alveolar echinococcosis (AE) is caused by infiltrative growth of the metacestode larval stage of the cestode Echinococcus multilocularis within host organs. We previously demonstrated that metacestode growth depends on the mitotic activity of a population of parasite stem cells, called germinative cells, but it is not yet clear which molecular mechanisms govern Echinococcus stem cell dynamics such as cell-cycle progression, self-renewal and differentiation. Based on previous reports showing that epidermal growth factor (EGF) signalling contributes to Echinococcus stem cell regulation, we herein characterized three EGF receptors of the parasite and demonstrated by RNAi and inhibitor assays that one of these, EmER1, is crucial for the development of metacestode vesicles from parasite stem cells. We also showed that EmER1 serves as a target for afatinib, an EGF receptor inhibitor with profound anti-parasitic activities in vitro and in vivo. By bioinformatic analyses and membrane-bound yeast two-hybrid assays, we identified a parasite-derived, neuregulin-like cognate ligand for EmER1, EmNRG, the expression of which is strongly upregulated in metacestode vesicles during clonal expansion of germinative cells. Furthermore, we demonstrate that RNAi knockdown of the EmNRG encoding gene drastically affects the ability of germinative cells to produce metacestode vesicles. We propose that EmNRG and EmER1 form a cognate ligand-receptor system utilized by E. multilocularis to regulate asymmetric versus symmetric division decisions of stem cells. These data are relevant for further studies into Echinococcus stem cell dynamics and for the development of EGF signalling-based anti-infectives against echinococcosis.
Autori: Akito Koike, Katia Cailliau, Jérôme Vicogne, Frank Becker, Colette Dissous, Stefan Hannus, Klaus Brehm
Ultimo aggiornamento: Dec 21, 2024
Lingua: English
URL di origine: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.20.629808
Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.12.20.629808.full.pdf
Licenza: https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/
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