Nuove scoperte per colpire la trasmissione della malaria

La malaria è una malattia diffusa dai parassiti Plasmodium tramite le punture delle zanzare femmine Anopheles. Questa malattia colpisce soprattutto i bambini sotto i cinque anni, causando molte morti. Tra il 2000 e il 2015, gli sforzi per controllare la malattia, come l'uso di reti trattate con insetticidi e la spruzzatura all'interno delle case, hanno ridotto i casi di malaria del 68%. Tuttavia, il problema delle zanzare resistenti agli insetticidi e dei parassiti resistenti ai farmaci ha aggravato la situazione, causando circa 608.000 morti nel 2022. Questa situazione evidenzia l'urgenza di nuovi metodi per prevenire la malaria.

#Ciclo di vita del parassita della malaria

All'interno di una persona infetta, i parassiti della malaria crescono asessualmente nei globuli rossi. Mentre queste forme causano la malattia, l'inizio della trasmissione avviene quando una zanzara femmina Anopheles punge e ingerisce le fasi precursori maschili e femminili dei parassiti, conosciuti come gametociti. I gametociti si sviluppano rapidamente in Gameti all'interno della zanzara. Quando questi gameti si fecondano, creano uno zigote che moltiplica il proprio materiale genetico e si trasforma in una fase mobile conosciuta come ookinete. Quest'ookinete si muove attraverso le pareti intestinali della zanzara per diventare un ooctista. Dopo circa due settimane, l'oocista si sviluppa e produce Sporozoiti infettivi, che poi viaggiano verso le ghiandole salivari della zanzara.

La transizione dall'ookinete all'oocista è un punto critico su cui le nuove strategie possono concentrarsi per fermare la trasmissione, come i vaccini e i farmaci. Tuttavia, la fase dell'oocista non è ben compresa.

#Studi genetici sui parassiti della malaria

Recenti studi genetici, utilizzando una risorsa chiamata PlasmoGEM, hanno identificato geni cruciali durante le fasi di vita del parassita della malaria nei roditori P. berghei. Usando vettori con codice a barre, i ricercatori possono indagare molti parassiti mutanti contemporaneamente. Alcuni esperimenti hanno cercato di scoprire come funzionano questi geni durante la fase dell'oocista, ma sono stati difficili a causa della struttura unica dell'oocista in cui si uniscono quattro set di geni.

Nello zigote, ci sono modi per mirare e tagliare i geni nel genoma parentale. I ricercatori hanno iniziato a usare un sistema di oming con RNA guida e Cas9, uno strumento per modificare i geni, durante questa fase di fecondazione. Nei test iniziali, questo metodo ha identificato con successo nuove funzioni geniche dopo la fecondazione, facendo luce sullo sviluppo dell'oocista.

#Linee sessuali singole per la modifica genetica

Nei parassiti della malaria, il sesso non è determinato dai cromosomi. I ricercatori hanno creato linee modificate che producono solo gameti maschili o femminili per controllare l'incrocio genetico. Controllando ciò che ciascun sesso contribuisce durante la fecondazione, possono usare Cas9 in un genitore e RNA guida nell'altro per creare modifiche geniche specifiche.

Per testare questo approccio, gli scienziati hanno interrotto geni essenziali per la produzione di gameti maschili o femminili. Quando queste linee modificate sono state incrociate, sono riuscite a produrre di nuovo Oocisti, confermando che il metodo ha funzionato anche quando una linea esprimeva Cas9. Ulteriori test hanno indicato che esprimere Cas9 da una linea non ha danneggiato l'efficienza dell'incrocio.

#Editing mediato da Cas9 post-fecondazione

Per valutare quanto sia efficace Cas9 nella modifica dei geni dopo la fecondazione, i ricercatori hanno condotto esperimenti di cambio colore etichettando proteine specifiche nelle linee maschili e femminili. Se funziona correttamente, combinare queste linee dovrebbe creare oocisti gialli. Tuttavia, se la femmina o il maschio contribuiscono con specifici RNA guida mirati a una proteina etichettata, produrranno solo un colore specifico.

I risultati hanno mostrato che quando la femmina ha contribuito con gli RNA guida, l'efficienza di oming era più alta rispetto a quando l'ha fatto il maschio. Questa tecnica di cambio colore ha dimostrato che il nuovo metodo di editing genico può influenzare il colore dell'oocista a seconda di quale genitore contribuisce con quale guida ed è un modo promettente per identificare le funzioni geniche.

#Screening scalabile per nuovi fenotipi

Per vedere se questo metodo potesse rivelare nuove funzioni geniche, i ricercatori hanno adattato 21 vettori knockout genici per includere cassette di espressione di RNA guida. Hanno utilizzato un approccio mirato per identificare quanto queste modifiche abbiano influito sullo sviluppo dell'oocista.

Attraverso i test, hanno scoperto che alcuni geni portavano a un numero ridotto di oocisti quando venivano apportate modifiche specifiche. I geni noti hanno mostrato risultati coerenti con la ricerca precedente, confermando la validità di questo nuovo metodo. I ricercatori hanno scoperto un gene particolarmente interessante, che hanno chiamato PBANKA_0916000, che sembra essenziale per lo sviluppo dell'oocista.

#Il ruolo di CRTL nello sviluppo dell'oocista

Il gene PBANKA_0916000 codifica una proteina simile al trasportatore di resistenza alla clorochina (CRT) trovato nel parassita Plasmodium falciparum. I ricercatori hanno etichettato questa proteina per osservare la sua presenza e posizione durante lo sviluppo dell'oocista. Hanno trovato che questa proteina appare dopo la fecondazione e gioca un ruolo nella gestione dei cristalli di emozoin all'interno dell'oocista.

Negli esperimenti, i ricercatori hanno creato una linea knockout per la proteina CRTL e hanno notato che, sebbene questi gametociti mutanti si sviluppassero in ookineti come il tipo selvatico, il numero e la dimensione degli oocisti erano influenzati. Entro l'ottavo giorno, gli oocisti mutanti CRLT mostravano una crescita stentata, mancando delle strutture necessarie per la riproduzione.

#Implicazioni per il controllo futuro della malaria

I risultati riguardo alla proteina CRTL suggeriscono che essa sia vitale per la salute e la crescita degli oocisti. Gli oocisti mutanti non sono riusciti a produrre gli sporozoiti necessari per diffondere la malaria a nuovi ospiti, indicando che puntare a questa proteina potrebbe essere una strategia efficace per interrompere la trasmissione della malaria.

Lo studio non solo evidenzia il potenziale di utilizzare tecniche di editing genico nello studio della malaria, ma sottolinea anche l'importanza di concentrarsi sulle fasi di vita meno esplorate, in particolare la fase dell'oocista. Con la ricerca continua e l'adattamento di questi nuovi metodi, gli scienziati potrebbero potenzialmente identificare nuovi bersagli per vaccini e farmaci, lavorando infine verso un migliore controllo della trasmissione della malaria.