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肝吸虫の発生におけるWntシグナル伝達

研究によれば、Wnt経路が肝吸虫の成長に関与していて、薬の標的になる可能性があるらしいよ。

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肝吸虫におけるWntシグナ肝吸虫におけるWntシグナル伝達に結び付ける。Wnt経路を肝吸虫の成長と治療オプション
目次

肝臓吸虫、つまりファシオラヘパティカは、ファシオロシスって病気を引き起こす寄生虫だよ。この病気は世界中の家畜の健康や生産性に大きく影響して、毎年32億ドル以上の経済的コストがかかってるんだ。肝臓吸虫は人間にも感染するから、健康への深刻な懸念が生まれて、世界保健機関はファシオラ症を無視された熱帯病として分類してる。

この寄生虫のコントロールは難しいよ。使える薬が少ないから、主にトリクラベンダゾール(TCBZ)だけど、急性と慢性のファシオロシス両方を治療できるんだ。ただ、TCBZの過剰使用が薬剤耐性を引き起こして、動物と人間の両方で効果が薄れてきちゃってる。この状況は新しい治療法の必要性を強調してるね。

Wntシグナル経路は、細胞の成長や分化、組織の発達にとって重要なんだ。初期の発達の段階で重要な役割を果たして、大人の生物の健康な組織を維持するのに役立つ。Wntタンパク質は細胞の振る舞いや組織の形成を導く成長因子だよ。Wntシグナルのプロセスは、Wntタンパク質が放出されて細胞表面の特定の受容体と相互作用するところから始まる。哺乳類には19種類のWntタンパク質があって、細胞間のコミュニケーションに不可欠なんだ。

Wntシグナルは大きく分けて、カノニカル経路とノンカノニカル経路の2つがある。それぞれ異なる機能を持ってるけど、どちらもさまざまな生物学的活動にとって重要だよ。Wntシグナルは多くの種で広く研究されていて、進化の過程で保存されてきたことがわかってる。

最近の平滑動物の研究では、Wntシグナルが再生にとって重要で、特に頭部と尾部の定義に必要だってわかった。この発見は、Wntシグナルが高等生物だけでなく、より単純な生命体にも重要だって示してるんだ。肝臓吸虫のような寄生虫の中でも、Wnt経路の類似の成分が特定されているのも驚きじゃないね。

肝臓吸虫のWntシグナル経路の成分は、この寄生虫が成長や発達のためにこれらの経路を利用できることを示唆しているよ。吸虫におけるこれらの経路の理解は、彼らの生物学に新たな洞察をもたらし、薬の開発の新しいターゲットを提供するかもしれない。

肝臓吸虫におけるWnt信号成分

研究によれば、ファシオラヘパティカはWntシグナルに必要な基本的な部分を持っているんだ。遺伝子データを研究することで、研究者たちはこの寄生虫におけるカノニカルおよびノンカノニカルWntシグナルに関与するいくつかの重要な成分を特定した。

以前の研究では、肝臓吸虫は哺乳類に比べてWntやFrizzled遺伝子が少ないって示唆されてたけど、最近の分析でこれが確認されて、ファシオラヘパティカには3つの主要なWntタンパク質と5つのFrizzled受容体があることがわかった。これは他の生物に比べると少ないけど、Wntシグナルが肝臓吸虫の生物学に関与していることを示せるんだ。

面白いことに、哺乳類に一般的に見られるWntシグナルをサポートする重要なコレセプターがファシオラヘパティカでは欠けているみたい。この欠如は、寄生虫が信号伝達のために別の経路を利用する原因になるかも。ただ、遺伝子的な証拠は、肝臓吸虫のWnt経路が機能していることを支持しているよ。他の生物とは少し違ってもね。

成長と発達におけるWntシグナルの重要性

Wntシグナルは幼若な肝臓吸虫の成長と発達にとって重要なんだ。ファシオラヘパティカの異なるライフステージの分析では、Wntシグナルに関連する遺伝子が幼若段階でより活発であることが示された。たとえば、孵化したばかりの幼虫は、急速な成長と発達に必要なWnt経路の成分を強く発現してたんだ。

幼若な吸虫が成長するにつれて、異なる細胞型に分化してさまざまな器官を形成していく。Wntシグナルは体の構造を確立し、生物の前後を決定するのに関与している可能性が高い。これは寄生虫が効率的に環境に適応しなければならないから重要なんだ。

Wntシグナル成分をサイレンスする実験では、これらの経路に干渉すると幼虫の成長が減少したことがわかった。この研究は、Wntタンパク質が幹細胞の活動を促進し、成長を維持し寄生虫が宿主の中で生き残るのに必要だと示しているよ。

肝臓吸虫におけるWntシグナルの研究

幼若な肝臓吸虫におけるWntシグナルの役割を研究するために、研究者たちはRNA干渉(RNAi)って方法を使ってWnt経路に関与する特定の遺伝子をサイレンスした。このアプローチで、Wntシグナルの低下が吸虫の成長や発達に与える影響を観察できたんだ。

結果は、幼若な肝臓吸虫のWnt遺伝子がサイレンスされると、成長が大幅に抑制されることを示した。この影響は、幼虫の発達にとってWntタンパク質が重要であることを強調してる。さらに、Wnt受容体をサイレンスすると、寄生虫の成長速度も遅くなった。

実験では成長だけでなく、肝臓吸虫における幹細胞様の細胞、すなわちネオブラストの活動も測定した。これらの細胞は吸虫の再生能力と体の構造を維持するのに重要な役割を果たすんだ。結果は、Wntシグナルをサイレンスすると、活性なネオブラスト様細胞の数が減少することを示し、吸虫の生物学におけるWnt経路の重要性をさらに確認させた。

Wnt信号成分の組織特異性

幼若なファシオラヘパティカにおけるWnt経路成分の発現パターンを詳細に調べると、吸虫の体全体にわたって異なるパターンが明らかになった。蛍光in situハイブリダイゼーション(FISH)などの技術を使って、寄生虫内で特定のWnt遺伝子が発現している場所を視覚化したんだ。

発見されたのは、特定のWntタンパク質が吸虫の前部や胴体部分に集中している一方で、他の部分では広範囲に発現してることだった。この空間的分布は、Wntシグナルが吸虫のさまざまな部分で異なる役割を果たしており、これらの部位で重要な発達過程に関与している可能性があることを示唆してる。

全体的に、研究はWntシグナルが成長や発達を調節するだけでなく、肝臓吸虫のさまざまな組織の構造や機能にも影響を与えることを明らかにしているよ。

薬の開発への影響

肝臓吸虫感染の治療における薬剤耐性の問題を考えると、研究者たちはWntシグナル経路をターゲットにして新しい治療法を開発する可能性を探っているんだ。ファシオラヘパティカにおけるWnt成分の研究から、これらの経路が寄生虫のライフサイクルにおいて重要な役割を果たしていることがわかった。

Wntシグナルをターゲットにすることで、肝臓吸虫の成長や繁殖能力を妨害できて、これは新しい薬の開発にとって魅力的な道になるかもしれないよ。癌研究でWntシグナルに影響を与える既存の薬剤を、肝臓吸虫の感染治療に再利用できる可能性もある。

Wntシグナルを抑制する化合物の特定は、実験室の設定で幼若な肝臓吸虫の成長や生存を減少させる良好な結果を示しているんだ。さらなる研究で、これらの化合物が実際の状況で効果的かどうかを評価し、どのように既存の治療プロトコルに統合できるかを調べることができる。

結論

ファシオラヘパティカにおけるWntシグナルの役割は、この寄生虫の複雑さと適応力を強調しているよ。Wntシグナル経路の成分は、肝臓吸虫の成長、発達、および生存に不可欠な機能を果たしている。研究者たちがこれらの経路の詳細を調査し続けることで、ファシオロシスと戦うための新しい治療戦略を開発する機会があるんだ。

ファシオラヘパティカがWntシグナルをどのように利用しているかを理解することで、この寄生虫についての知識が深まるだけでなく、治療への新しいアプローチの基礎を提供するよ。寄生虫の成長や発達の重要なプロセスを妨害することで、新しい薬が肝臓吸虫感染を効果的に解決する手段を提供するかもしれないね。これは、世界的に重要な公衆衛生の課題になっているんだから。

オリジナルソース

タイトル: Wnt/β-catenin signalling underpins juvenile Fasciola hepatica growth and development

概要: Infection by the liver fluke, Fasciola hepatica, places a substantial burden on the global agri-food industry and poses a significant threat to human health in endemic regions. Widespread resistance to a limited arsenal of chemotherapeutics, including the frontline flukicide triclabendazole (TCBZ), renders F. hepatica control unsustainable and accentuates the need for novel therapeutic target discovery. A key facet of F. hepatica biology is a population of specialised stem cells which drive growth and development - their dysregulation is hypothesised to represent an appealing avenue for control. The exploitation of this system as a therapeutic target is impeded by a lack of understanding of the molecular mechanisms underpinning F. hepatica growth and development. Wnt signalling pathways govern a myriad of stem cell processes during embryogenesis and drive tumorigenesis in adult tissues. Here, we identify five putative Wnt ligands and five Frizzled receptors in liver fluke transcriptomic datasets and find that Wnt/{beta}-catenin signalling is most active in juveniles, the most pathogenic life stage. FISH-mediated transcript localisation revealed partitioning of the five Wnt ligands, with each displaying a distinct expression pattern, consistent with each Wnt regulating the development of different cell/tissue types. The silencing of each individual Wnt or Frizzled gene yielded significant reductions in juvenile worm growth and, in select cases, blunted the proliferation of neoblast-like cells. Notably, silencing FhCTNNB1, the key effector of the Wnt/{beta}-catenin signal cascade led to aberrant development of the neuromuscular system which ultimately proved fatal - the first report of a lethal RNAi-induced phenotype in F. hepatica. The absence of any discernible phenotypes following the silencing of the inhibitory Wnt/{beta}-catenin destruction complex components is consistent with low destruction complex activity in rapidly developing juvenile worms, corroborates transcriptomic expression profiles and underscores the importance of Wnt signalling as a key molecular driver of growth and development in early stage juvenile fluke. The pharmacological inhibition of Wnt/{beta}-catenin signalling using commercially available inhibitors phenocopied RNAi results and provides impetus for drug repurposing. Taken together, these data functionally and chemically validate the targeting of Wnt signalling as a novel strategy to undermine the pathogenicity of juvenile F. hepatica. AUTHOR SUMMARYThe liver fluke, Fasciola hepatica significantly undermines the health and welfare of livestock worldwide and causes fascioliasis, a neglected tropical disease of humans. The most damaging stage of liver fluke infection is caused by the migration of juvenile worms within the liver tissue. Of all drugs approved for liver fluke treatment, just one, triclabendazole (TCBZ), is active on this pathogenic juvenile stage. TCBZ resistance is now widespread rendering liver fluke control unsustainable. This highlights the need for novel drug target identification and validation. A key aspect of juvenile worm biology is their ability to rapidly grow and develop, processes driven by a population of specialised stem cells. As such, the dysregulation of stem cells represents an attractive avenue for liver fluke control. One molecular pathway known to regulate stem cell dynamics in higher organisms is the Wnt signalling pathway. Bioinformatic searches of gene sequence datasets identified all major signalling components of both canonical and non-canonical Wnt pathways in F. hepatica. The localisation of FhWnt pathway components revealed remarkably distinct and widespread expression patterns throughout the F. hepatica body. Gene silencing of putative FhWnt pathway components revealed that those involved in the Wnt/{beta}-catenin signal cascade are fundamental to juvenile growth and, in some cases, stem-like cell proliferation. The silencing of liver fluke {beta}-catenin led to aberrant neuromuscular development and proved lethal to juvenile fluke. Biweekly exposures to commercially available Wnt pathway inhibitory compounds phenocopied the delayed development observed in the gene silencing experiments. These data suggest that FhWnt pathway components represent attractive targets for the development of novel flukicides or indeed, the repurposing of existing Wnt antagonists for parasite control.

著者: Aaron G. Maule, R. Armstrong, N. J. Marks, T. G. Geary, J. Harrington, P. Selzer

最終更新: 2024-09-07 00:00:00

言語: English

ソースURL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.09.04.611166

ソースPDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.09.04.611166.full.pdf

ライセンス: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

変更点: この要約はAIの助けを借りて作成されており、不正確な場合があります。正確な情報については、ここにリンクされている元のソース文書を参照してください。

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