A Central Laser Facility (CLF) kutatócsoportja kulcsfontosságú áttörést ért el annak megértésében, hogyan szaporodik a Toxoplasma gondii nevű parazita a gazdájával. A toxoplazmózis nevű betegséget okozó parazita szinte minden melegvérű állatot képes megfertőzni, de macskákban kell szaporodnia, képes irányítani gazdája viselkedését, és a feltételezések szerint a világ emberi lakosságának akár a felét is megfertőzheti. A munka jelentős lépés a gyógymód kifejlesztése felé.

Ha van egy állandó dolog a természetben, az az, hogy a ragadozók zsákmányra vadásznak, és hogy a zsákmány nem szereti, ha felfalják, ezért ha csak lehet, igyekszik elkerülni a ragadozót – más szóval a zsákmány elmenekül. Vegyük például az egeret: az egerek elég alacsonyan állnak a táplálékláncban, és mint ilyenekre ragadozó nemezek serege vadászik (és falja fel őket) – ezek egyike a szerény házimacska. Ha van olyan állat, amely garantáltan elkerül minden olyan helyet, ahol macska lehet, vagy lehetett, akkor az az egér.

Az egyik elég nagy nyom arra, hogy macska lehet a közelben, a macskavizelet jelenléte. Az egerek tehát arra vannak beprogramozva, hogy kerüljenek minden olyan helyet, ahol macskapisi bódító illatát érzik. De néha-néha felbukkan egy egér, amely elvesztette a macskáktól való félelmét, és ahelyett, hogy a macskapisi szaga taszítaná, inkább vonzódik hozzá – aktívan felkeresi, majd addig lóg, amíg a macska hirtelen egy figyelemre méltóan engedelmes falatot nem talál magának.

Az állat, amelybe számtalan generáción át beprogramozták a ragadozók elkerülését, miért szakítana hirtelen ezzel a programozással, és kínálná fel magát étkezésként? A válasz egy egysejtű mikroszkopikus organizmus, a Toxoplasma gondii.

A T. gondii nem baktérium vagy vírus, hanem valójában egy parazita, amely a maláriát okozó parazitával áll távoli rokonságban. A T. gondii szinte bármilyen melegvérű állatban képes élni (sőt, nemrégiben a sarkvidéki beluga bálnákban is kimutatták), de csak a macskák emésztőrendszerében képes szaporodni, ami azt jelenti, hogy bármilyen állatot is fertőzött meg, ha az nem macska, utat akar találni egy macskába.

A parazita életciklusa a macskában kezdődik, ahol milliónyi tojásszerű gubót, úgynevezett oocisztát termel. Ezek a gazdaszervezet ürülékébe kerülnek, készen arra, hogy szétterjedjenek, amikor a tudatlan állat legközelebb a WC-re megy. Ezután más állatok is megfertőződhetnek, ha közvetlenül érintkeznek az ürülékkel, vagy, ami még valószínűbb, ha az oociszták a talajba vagy a vízbe jutnak, ahol hónapokig vagy akár évekig is életben maradhatnak – így jutnak be a táplálékláncba és a következő gazdatestbe. Ha a következő gazdatest nem macska, akkor a szervezeten keresztül haladnak végig, amíg nem találnak egy kellemes, kényelmes sejtet, amelyben új otthonra lelnek, ahol letelepednek, szaporodnak, és várják, hogy a gazdatestet egy macska megegye.

Bár a T. gondii képes évekig szunnyadni és várakozni, a parazita képes közvetlenebb akciókra is: bejut a gazdatest agyába, és ténylegesen megváltoztatja annak viselkedését. Kisebb zsákmányállatok, például egerek esetében a T. gondii hatására azok vonzódnak a macskavizelethez, és egyes esetekben egyenesen az éhes macskafélék állkapcsába sétálnak, ahol a parazita ismét elkezdheti életciklusát.

Az a feltételezés, hogy a T. gondii a macska vizelete és a macska vizelete által okozott károkat okozhatja. gondii úgy éri el az agykontroll trükkjét, hogy cisztákat képez az agy félelmet és döntéshozatalt feldolgozó területein, és a viselkedést is befolyásolhatja a dopamin neurotranszmitter szintjének növelésével, amely a jutalom motiválta viselkedésben és a kockázatvállalásban játszik szerepet.

A Toxoplasma gondii és az általa okozott betegség, a toxoplazmózis nemcsak a szőrös emlősöket és a bálnákat érintheti – az emberek is lehetnek hordozók. Egyes becslések szerint akár a Földön élő emberek fele is hordozhatja a parazitát, és a fertőzési arány sokkal magasabb azokban az országokban, ahol a higiénia rossz, vagy ahol az emberek több nyers húst esznek (a T. gondii szeret az izomszövetben megbújni).

Mivel az emberben nem tudja befejezni az életciklusát, a legtöbbször nem is tudunk róla, hogy fertőzöttek lehetünk. Egészséges embereknél a toxoplazmózis enyhe influenzaszerű betegséget vagy egyáltalán nem okoz tüneteket, de a legyengült immunrendszerrel rendelkezőknél a betegség esetenként halálos kimenetelű lehet. A T. gondii cisztákat képezhet az emberi agy neuronjaiban, és az immunhiányos egyéneknél (például HIV-fertőzötteknél) a ciszták megnőhetnek és elszaporodhatnak – végzetes agygyulladást, demenciát és pszichózist okozva.

A betegség nem terjedhet emberek között, de a terhes anya és a magzat között átadható, ezért a terhesség alatti toxoplazmózis különösen veszélyes. A fejlődő csecsemőt ugyanis csak az anya antitestjei védik, de az ő T-sejtjei, amelyek a leghatékonyabb fegyverek a baktériumok és paraziták ellen, nem tudnak átjutni a magzatba (ha mégis, akkor úgy kezelnék, mintha egy hatalmas parazita lenne, és megtámadnák). A paraziták terjedését megfékező T-sejtek nélkül azok kontrollálatlanul elszaporodhatnak, agykárosodást vagy akár vetélést is okozhatnak.

Az is lehet, hogy még az egészséges immunrendszerrel rendelkezők sem teljesen immunisak a T. gondii hatására. Van némi bizonyíték arra, hogy a toxoplazmózis megváltoztathatja az emberek személyiségét – növelve a kockázatvállaló viselkedést és talán növelve az olyan mentális rendellenességek kialakulásának esélyét, mint a skizofrénia, az autizmus és az Alzheimer-kór.

A toxoplazmózisra jelenleg nem áll rendelkezésre gyógymód, mivel egészen a közelmúltig úgy vélték, hogy néhány esetet leszámítva a betegség meglehetősen jóindulatú. Mostanra azonban a T. gondii a parazitológusok, biológusok és – a potenciális viselkedésváltoztató tulajdonságainak köszönhetően – a pszichiáterek igen intenzív vizsgálatainak középpontjába került. A parazita vizsgálatára irányuló egyik legújabb tanulmányt a közelmúltban végezték el a Central Laser Facility (CLF) OCTOPUS berendezésének felhasználásával. Az OCTOPUS (Optics Clustered to Output Unique Solutions) lézerfényt használ, hogy szupererős mikroszkópként működjön, amely képes molekuláris szinten képeket készíteni az élő biológiai anyagokról.

A gyógymód kifejlesztéséhez fontos megérteni, hogyan fertőzi meg a parazita a gazdasejteket, és hogyan szaporodik. Ismert, hogy a T. gondii egy sor specializált organellummal (apró struktúrák, amelyek meghatározott feladatokat látnak el a sejten belül), úgynevezett mikronémákkal rendelkezik, amelyek, amikor felszabadítják tartalmukat, lehetővé teszik a parazita számára, hogy a gazdasejtekhez tapadjon, mozogjon, majd behatoljon azokba. A sejt belsejében a parazita többször osztódik, amíg az érett paraziták teljesen kialakulnak, és képesek a gazdasejtek feltörésére.

Azt nem értjük, hogyan osztódik a parazita, hogy érett parazitát hozzon létre, amely képes új gazdasejtek megfertőzésére. Az új kutatást Dr. Javier Periz, a Glasgow-i Egyetem Fertőzés, Immunitás és Gyulladás Intézetének munkatársa, Prof. Markus Meissner, a müncheni Ludwig Maximilián Egyetem professzora és Dr. Lin Wang, az STFC Központi Lézerberuházásának munkatársa végezte. A Nature Communications című folyóiratban megjelent tanulmány két kulcsfontosságú kérdés megválaszolására összpontosított ezzel a folyamattal kapcsolatban. Először is, hogyan biztosítja a parazita, hogy a mikronémaorganellák a megfelelő helyen helyezkedjenek el az érett parazitán a maximális fertőzés érdekében; másodszor, mi történik ezekkel az organellákkal az egyes osztódási körök után.

A CLF-ben rendelkezésre álló szuperfelbontású mikroszkópiai technikák alkalmazásával a csapat néhány tíz nanométeres pontossággal tudta követni a mikronémák elhelyezkedését az osztódási folyamat során. Ki tudták mutatni, hogy létezik egy mozgó pályákból álló hálózat, amelyet a parazita az adhézineknek nevezett fehérjék szállítására használ, amelyeket egyfajta ragasztóként használ a gazdasejthez való tapadáshoz.

A kutatók azt is megállapították, hogy az organellumok az osztódás minden egyes fordulójában keletkeznek, és az anyasejtről a leánysejtekre szállnak tovább. A szervsejteknek ez az újrahasznosítása azt jelenti, hogy a parazita képes visszanyerni értékes anyagokat, amelyek szükségesek a T. gondii szaporodásához és érett fertőző parazitává válásához. Ez azt is jelenti, hogy annak ellenére, hogy a T. gondii parazita (amely a definíció szerint mások erőforrásait használja ki), képes saját erőforrásait újrahasznosítani, és gondoskodik arról, hogy semmi se vesszen kárba, hogy biztosítsa túlélését a fertőzött sejtben. Az, hogy egy parazita ilyen hatékonyan használja fel erőforrásait, egyedülálló felfedezés.

Ez az áttörés új kutatási területet nyit meg, amely lehetőséget nyújt olyan kezelések kifejlesztésére, amelyek megszakíthatják ezt a folyamatot, és megakadályozhatják a parazita szaporodását és fejlődését. Az adhézinok szerepének megértése azt jelenti, hogy a tudósok olyan molekuláris eszközöket fejleszthetnek ki, amelyek megszakítják a hálózatot, “széttépik” és megszakítják a pályákat, hogy megállítsák a szállításukat, megakadályozzák, hogy a parazita a gazdasejtekhez tapadjon, és így nem lesz fertőző.

Ha ez tetszett, soha ne maradjon le egy cikkről sem, ha feliratkozik a FASCINATION hírlevelünkre:

Feliratkozás a Fascinationre