The Atlantic (США): революционное исследование несет добрую весть кошкам — и людям - «Наука»

Есть множество паразитов, которые, как известно, могут контролировать разум своего хозяина, но нет другого столь же знаменитого, как токсоплазма (Toxoplasma gondii) — одноклеточный организм, который [носители английского языка] называют попросту «токсо» (англ. «Toxo»). Она может выживать в организме разных животных, но размножается только у кошек. Попадая в организм мыши или крысы, она меняет их поведение, так что их начинает неумолимо притягивать запах кошачьей мочи. Кошки их поедают, заражаются, и «токсо» добивается своей цели — делает новых «токсо».

Токсоплазмой заражены более трети людей во всем мире. Заражение происходит через недоваренное мясо или другую пищу или воду, загрязненную зараженными кошачьими отходами (но не через прямой контакт с кошками). В большинстве случаев паразит безвреден, и досужие домыслы о том, что он влияет на поведение человека, не имеют под собой оснований. Но он также может передаваться от матери к плоду, вызывая слепоту, пороки развития, гидроцефалию и другие нарушения.

Вакцины или лекарства пока не существует, и исследования, как правило, продвигаются медленно и с трудом, что осложняется привязкой жизненного цикла токсоплазмы к кошкам.

Для изучения токсоплазмы исследователям нужны большие запасы паразитов, а это означает, что придется разводить, заражать и приносить в жертву науке кошек. В течение почти четырех десятилетий эта незавидная доля ложилась на плечи небольшой лаборатории Министерства сельского хозяйства США (USDA) в Мэриленде, но агентство недавно решило закрыть объект из-за давления со стороны активистов по защите прав животных. Это хорошая новость для кошек, но плохая новость для и без того вялотекущих разысканий в области токсоплазмы.

И вот теперь Лора Нолл (Laura Knoll) из Висконсинского университета в Мэдисоне бросает спасательный круг своим коллегам-исследователям. Ее команда наконец-то выяснила, почему «токсо» размножаются только в кошках. Затем она использовала эти знания для преодоления видового барьера, что позволило паразиту впервые завершить свой жизненный цикл в организме мышей. Это исследование доступно в интернете и ждет публикации в научном журнале, после того как три рецензента назвали его «действительно замечательным», «преобразующим» и «ключевым прорывом».

«Это важнейшее открытие, — сказала мне Рима Маклеод (Rima McLeod) с медицинского факультета Чикагского университета. — Впервые цикл, который связан с кошками, воспроизводится вне организма кошек». Этот прорыв может сохранить жизнь множеству кошек и компенсировать закрытие предприятия в Мэриленде. «Теперь нам не нужно использовать домашних питомцев, которые приносят радость многим людям, в том числе и нам, — говорит Нолл. — Никому не хочется ставить опыты на кошках».

Сначала коллеги Нолл, Бруно Ди Дженова (Bruno Di Genova) и Сара Уилсон (Sarah Wilson) пытались выращивать токсоплазму на органоидах кошки —выращенных в лабораторных условиях комочках кошачьей кишечной ткани. Это не сработало: паразиты выросли, но так и не достигли половой стадии. Команда задалась вопросом, не пропустила ли важное питательное вещество: возможно, это была жирная кислота, которую, как известно, токсоплазма отбирает у своих хозяев. И, конечно же, когда команда добавила линолевую кислоту, «секс забурлил там повсюду», говорит Нолл.

В нашем кишечнике линолевая кислота превращается в другие вещества, которые регулируют иммунную систему, контролируют кровяное давление и выполняют множество иных функций. Это превращение зависит от фермента под названием дельта-6-десатураза, или, коротко, D6D. И кошки, оказывается, единственные млекопитающие, у которых в кишечнике не вырабатывается D6D. Они могут производить этот фермент в других органах, но у них в кишечнике он отключен. Нолл подозревает, что это эволюционная адаптация, которая была необходима им в условиях пустыни, чтобы сберечь жирные кислоты. Действительно, линолевая кислота составляет от 25% до 46% всех жирных кислот в кошачьей крови, но только от 3% до 10% — в мышиной.

По словам Нолл, производители кормов для кошек и другие исследователи выяснили это еще в 1970-е годы, но сообщество исследователей токсоплазмы во многом упускало эти детали из вида. А ведь это прекрасно объясняет жизненный цикл паразита. «Токсо» размножаются только в организме кошек, потому что им необходима линолевая кислота, а кошки — единственные млекопитающие, которые накапливают достаточно этого вещества. «Всякий раз, когда я выступаю с докладом, мне то и дело задают вопрос: „Почему именно кошки? Что особенного в кошках?" — Теперь у нас есть ответ».

Когда группа ученых выяснила, что наличие линолевой кислоты — ключевой фактор, она попыталась понять, как отключить D6D у мышей. К счастью, на рынке имелся препарат, который блокирует этот фермент. Ученые скармливали его мышам, добавляя в рацион достаточно линолевой кислоты и немного «токсо». Через неделю они увидел признаки того, что паразиты достигли половой стадии, и начали создавать ооцисты — спороподобные структуры, которые передают инфекцию токсоплазмы новым хозяевам. «В первом же эксперименте, который мы провели, мы находили в мышиных экскрементах ооцисты, — говорит Нолл. — Это было очень круто».

Пока нельзя сказать, что это окончательный успех, отмечает Изабель Коппенс (Isabelle Coppens) с факультета общественного здравоохранения Джона Хопкинса в университете Блумберга. Она говорит, что у исследователей токсоплазмы нет точных методов для окончательного определения половой стадии паразитов, а изображения ооцист в статье Нолл немного размыты. Тем не менее «я считаю, что в этой работе есть что-то горячее, — говорит она, — и последствия будут огромными».

Научные журналисты часто подшучивают над предварительным описанием открытий, сделанных на мышах, которые, возможно, не будут распространяться на людей. Существует даже отдельный аккаунт в Твиттере — @justsaysinmice —который перепечатывает раздутые сообщения прессы, подписанные «на мышах». Тем приятнее писать об исследовании, в котором важно именно то, что опыт удалось провести на мышах.

Нолл сейчас пытается удалить ген D6D у мышей, чтобы создать штамм лабораторных грызунов, который можно будет заражать «токсо» без необходимости в каком-либо препарате. Ее успех значительно ускорит темпы исследований токсоплазмы, потому что ученые смогут изучать паразитов на обычных лабораторных животных, с которыми гораздо привычнее и легче работать. «Это чрезвычайно важно для данной области исследований, — говорит Джон Бутройд (John Boothroyd) с медицинского факультета Стэнфордского университета. — Мы, вероятно, знаем о мышах в сотню раз больше, и у нас есть в сто раз больше реагентов для работы с ними, чем с кошками».

Многие важные методы в современной биологии основаны на скрещивании различных штаммов конкретного организма — и возникают трудности, если данный организм размножается только внутри кошек. В течение последних трех десятилетий, чтобы получить гибрид токсоплазмы, «вам пришлось бы заразить мышей своими штаммами, подождать 30 дней и отправить их мозги в лабораторию Министерства сельского хозяйства в Мэриленде, где их [органы] скормят кошкам, а вам отправят обратно кошачьи экскременты», — говорит Нолл. Если этот процесс упростится, появится шанс быстрее найти методы лечения и вакцины — как для кошек, так и для людей.

Эд Йонг (Ed Yong) — постоянный автор статей о науке журнала «Атлантик» (The Atlantic).

Следующая похожая новость...