假色对蠕虫的扫描电子显微镜图,显示雄性(蓝色)和雌性(粉红色)。

由犹他州立大学的研究人员领导的一个团队发现了一种被称为血吸虫的雄性寄生虫产生的分子,这种分子可以促进这些物种雌性的性成熟。发表在《细胞》杂志上的这一发现有助于回答一个世纪以来的谜题,并可能为被忽视的最重要的热带疾病之一血吸虫病提供新的治疗方法。根据世界卫生组织(WHO)的数据,血吸虫病每年导致多达20万人死亡。

詹姆斯柯林斯博士

“血吸虫病不仅影响穷人,它还阻止他们充分发挥其潜力,使他们一直处于贫困状态,”德克萨斯大学西南分校药理学副教授、研究负责人詹姆斯·柯林斯博士说。“我们的发现表明,了解这些蠕虫的生物过程,有一天可能为感染这些寄生虫的数亿人带来希望。”

世界卫生组织估计,大约有2.2亿人患有血吸虫病,其中大部分是非洲、亚洲和南美洲的儿童。引起这种疾病的扁虫寄生虫有一个复杂的生命周期,包括淡水蜗牛和哺乳动物的阶段。血吸虫生活在哺乳动物宿主的循环系统中,以血液为食,产卵数量丰富,寄生在组织和器官中,引起一系列症状,包括腹痛、腹泻、带血的粪便或尿中带血。

柯林斯博士解释说,与大多数雌雄同体的扁虫不同,血吸虫有雄性和雌性。近一个世纪前,研究人员发现,雌虫必须与雄虫有身体接触,才能性成熟并保持性成熟,才能产卵,从而导致血吸虫病的症状和传播。然而,这种进入青春期的不寻常途径背后的机制尚不清楚。

为了更好地理解这一现象,柯林斯实验室的研究生陈锐和当时的博士后王继鹏博士,以及他们的同事们研究了雄性和雌性血吸虫接触时基因活动的变化。他们很快发现,一种名为gli1的基因似乎在男性中对促进女性性成熟起着关键作用。当研究人员在雄性体内删除gli1时,雌性的性器官仍然不成熟,而且它们不会产卵。

由于gli1是一种负责控制众多基因活动的转录因子,研究人员在雄性中找到了其他由gli1控制的基因,这些基因可能是女性性成熟的关键。他们的研究发现了一种被命名为mansoni非核糖体肽合成酶(Sm-nrps)的基因,该基因将氨基酸串成短肽。在证明雄性Sm-nrps对雌性启动和保持性成熟也至关重要之后,进一步的研究表明,该基因制造的关键产品是一种名为b-丙烯酰-色胺的小肽。给雌性血吸虫注射这种肽就足以开始并继续性成熟,即使没有雄性存在。

柯林斯博士指出,由于血吸虫虫卵是血吸虫病健康问题的根源,并会传播血吸虫病,因此阻断这一途径的任何部分都可能提供一种对抗这种疾病的新方法。此外,尽管许多动物都有类似Sm-nrps的基因,但没有一个被报道在化学信号传导中有作用,这表明发现了一种以前未被识别的动物之间的通信类型。柯林斯博士说,他和他的同事计划继续在不同种类的血吸虫中研究这一途径,并在其他动物中寻找类似的途径。