Et hold forskere, der arbejder på Central Laser Facility (CLF), har gjort et vigtigt gennembrud i forståelsen af, hvordan en parasit kaldet Toxoplasma gondii reproducerer sig med sin vært. Parasitten, som forårsager en sygdom kaldet toxoplasmose, kan inficere næsten alle varmblodede dyr, men skal reproducere sig hos katte, kan kontrollere sin værts adfærd og menes at inficere op mod halvdelen af verdens befolkning. Arbejdet er et stort skridt i retning af at udvikle en kur.

Hvis der er én konstant i naturen, er det, at rovdyr jager bytte, og at byttet ikke bryder sig om at blive spist og derfor vil forsøge at undgå deres rovdyr, hvis det overhovedet er muligt – med andre ord, byttet løber væk. Tag f.eks. musen: Mus er ret langt nede i fødekæden og bliver derfor jaget (og fortæret) af en hel hær af rovdyrs nemes – en af dem er den ydmyge huskat. Hvis der er et dyr, som man kan være sikker på at holde sig væk fra alle steder, hvor der kan være eller har været en kat, er det musen.

Et ret stort fingerpeg om, at der kan være en kat i nærheden, er tilstedeværelsen af katteurin. Så musene er fast indrettet til at undgå alle steder, hvor de opdager den berusende duft af kattepis. Men en gang imellem kommer der en mus forbi, som har mistet sin frygt for katte og i stedet for at blive frastødt af lugten af kattepis bliver tiltrukket af den – den opsøger den aktivt og bliver hængende, indtil katten pludselig bliver præsenteret for en bemærkelsesværdigt villig snack.

Så hvorfor skulle et dyr, som i utallige generationer har været programmeret til at undgå rovdyr, pludselig bryde denne programmering og tilbyde sig selv som et måltid? Svaret er en encellet mikroskopisk organisme kaldet Toxoplasma gondii.

T. gondii er ikke en bakterie eller en virus, men er faktisk en parasit, der er fjernt beslægtet med den parasit, der forårsager malaria. T. gondii kan leve i næsten alle varmblodede dyr (faktisk blev den for nylig påvist i beluga-hvaler i Arktis), men den kan kun formere sig i kattens fordøjelsessystem, hvilket betyder, at uanset hvilket dyr den har inficeret, hvis det ikke er en kat, vil den gerne finde vej til en kat.

Parasittens livscyklus begynder inde i en kat, hvor den producerer millioner af æglignende bælge, kaldet oocyster. Disse frigives i værtens afføring og er klar til at blive spredt rundt, når det uvidende dyr næste gang går på toilettet. Andre dyr kan derefter blive smittet ved direkte kontakt med afføringen, eller, mere sandsynligt, når oocysterne finder vej til jord eller vand, hvor de kan overleve i måneder eller år – og dermed finde vej ind i fødekæden og til den næste vært. Hvis den næste vært ikke er en kat, bevæger de sig gennem kroppen, indtil de finder en hyggelig celle, hvor de finder et nyt hjem, hvor de slår sig ned, formerer sig og venter på, at deres vært bliver spist af en kat.

Og selv om T. gondii kan sidde i dvale og vente i årevis, har parasitten mulighed for at gribe mere direkte ind ved at trænge ind i værtens hjerne og faktisk ændre dens adfærd. I tilfælde af små byttedyr som f.eks. mus kan T. gondii få dem til at blive tiltrukket af katteurin og i nogle tilfælde gå direkte ind i kæberne på sultne kattedyr, hvor parasitten kan begynde sin livscyklus igen.

Det menes, at T. gondii opnår sit tankekontroltrick ved at danne cyster i de områder af hjernen, der behandler frygt og beslutningstagning, og kan også påvirke adfærden ved at øge niveauet af neurotransmitteren dopamin, som er involveret i belønningsmotiveret adfærd og risikovillighed.

Det er ikke kun pelsede pattedyr og hvaler, der kan få Toxoplasma gondii og den sygdom, den forårsager, toxoplasmose – mennesker kan også være smittebærere. Faktisk kan så meget som halvdelen af alle mennesker på Jorden ifølge nogle skøn være bærere af parasitten, og smitteprocenten er meget højere i lande, hvor de sanitære forhold er dårlige, eller hvor folk spiser mere råt kød (T. gondii kan lide at gemme sig i muskelvæv).

Da den ikke kan fuldføre sin livscyklus i mennesker, er vi for det meste ikke klar over, at vi kan være smittet. Hos raske mennesker forårsager toxoplasmose en mild influenzalignende sygdom eller ingen symptomer overhovedet, men for personer med svækket immunforsvar kan sygdommen lejlighedsvis være dødelig. T. gondii kan danne cyster i hjernens neuroner, og hos personer med nedsat immunforsvar (f.eks. HIV-smittede) kan cysterne vokse og formere sig – og forårsage dødelig hjernebetændelse, demens og psykose.

Sygdommen kan ikke overføres mellem mennesker, men den kan overføres mellem en gravid mor og det ufødte barn, hvilket gør det særligt farligt at få toxoplasmose under graviditeten. Det skyldes, at et spædbarn under udvikling kun er beskyttet af moderens antistoffer, men hendes T-celler, som er de mest effektive våben mod bakterier og parasitter, kan ikke krydse ind i fosteret (hvis de gjorde det, ville de behandle det, som om det var en stor parasit og angribe det). Uden T-celler til at kontrollere parasitternes spredning kan de formere sig ukontrolleret og forårsage hjerneskade eller endog abort.

Det kan også være, at selv de af os med et sundt immunforsvar ikke er helt immune over for T. gondiis indflydelse. Noget tyder på, at toxoplasmose kan ændre folks personlighed – øge risikovillig adfærd og måske øge risikoen for at udvikle psykiske lidelser som skizofreni, autisme og Alzheimers sygdom.

Som det er nu, findes der i øjeblikket ingen kur mod toxoplasmose, fordi man indtil for relativt nylig troede, at sygdommen, bortset fra nogle få tilfælde, var ret godartet. Nu er T. gondii imidlertid blevet genstand for en ret intensiv undersøgelse af parasitologer, biologer og, takket være dens potentielt adfærdsændrende egenskaber, af psykiatere. En af de seneste undersøgelser af parasitten blev for nylig gennemført ved hjælp af OCTOPUS-anlægget på Central Laser Facility (CLF). OCTOPUS (Optics Clustered to Output Unique Solutions) bruger laserlys til at fungere som et superstærkt mikroskop, der kan optage billeder af levende biologisk materiale på molekylært niveau.

For at der kan udvikles en kur er det vigtigt at forstå, hvordan parasitten angriber sine værtsceller, og hvordan den replikerer sig. Det er kendt, at T. gondii har en række specialiserede organeller (små strukturer, der udfører specifikke opgaver i en celle) kaldet mikronemer, der, når de frigiver deres indhold, gør det muligt for parasitten at klæbe sig fast til værtscellerne, bevæge sig rundt og derefter invadere dem. Når først parasitten er inde i cellen, deler den sig flere gange, indtil de modne parasitter er fuldt dannet og i stand til at sprænge værtscellerne.

Det, man ikke forstår, er, hvordan parasitten deler sig for at producere en moden parasit, der er i stand til at inficere nye værtsceller. Den nye forskning er udført af Dr. Javier Periz fra University of Glasgow’s Institute of Infection, Immunity and Inflammation, professor Markus Meissner fra Ludwig Maximilian University of Munich og Dr. Lin Wang fra STFC’s Central Laser Facility. Undersøgelsen, der blev offentliggjort i tidsskriftet Nature Communications, fokuserede på at besvare to centrale spørgsmål om denne proces. For det første, hvordan parasitten sikrer, at mikronemorganellerne er placeret på den rigtige position på den modne parasit for at sikre maksimal infektion, og for det andet, hvad der sker med disse organeller efter hver delingsrunde.

Gennem anvendelse af superopløsningsmikroskopiteknikker, der er tilgængelige på CLF, var holdet i stand til at spore mikronemernes placering med en præcision på nogle få tiendedele nanometer under delingsprocessen. De kunne vise, at der er et netværk af mobile spor, som parasitten bruger til at transportere de proteiner, kaldet adhesiner, som den bruger som en slags lim til at holde sig fast til værtscellen.

De fandt også ud af, at organellerne produceres i hver delingsrunde og overføres fra modercellen til dattercellerne. Denne genbrug af organeller betyder, at parasitten er i stand til at genvinde værdifulde materialer, som er nødvendige for, at T. gondii kan formere sig og blive en moden infektiøs parasit. Det betyder også, at T. gondii, selv om den er en parasit (som pr. definition udnytter andres ressourcer), er i stand til at genbruge sine egne ressourcer og sørge for, at intet går til spilde for at sikre sin overlevelse i den inficerede celle. At se en parasit bruge sine ressourcer så effektivt er et enestående fund.

Dette gennembrud åbner op for et nyt forskningsområde, som vil have potentiale til at udvikle behandlinger, der kan afbryde denne proces og forhindre parasitten i at replikere og udvikle sig. Forståelsen af adhesinernes rolle betyder, at forskerne kan udvikle molekylære værktøjer til at forstyrre netværket og “rive” og bryde sporene op for at stoppe deres transport, forhindre parasitten i at klæbe til sine værtsceller og dermed gøre den ikke-smitsom.

Hvis du nød dette, så gå aldrig glip af en historie ved at abonnere på vores nyhedsbrev FASCINATION:

Abonner på Fascination