Science：搞定“害人虫”

图示的就是一对雌雄合抱的血吸虫成虫。

每年，全世界有大约3亿人会被细粒棘球绦虫（hydatidtapeworms）或血吸虫（schistosomes）等寄生性扁形动物（parasiticflatworms）感染。这些寄生虫感染人体之后会带来多种疾病，比如肺囊型包虫病（alveolar/cysticechinococcosis）和肝脾、泌尿生殖系统血吸虫病（hepatosplenic/urogenitalschistosomiasis）等，这些疾病往往都是慢性疾病，而且常常都会致人死亡。在联合国世界卫生组织（WHO）公布的17种《被人忽视的热带疾病（neglectedtropicaldiseases）名录》当中，这些疾病也赫然在列。每年全世界因为这些疾病会减少大约400万伤残调整生命年（disABIlity-adjustedlifeyears，指从发病到死亡所损失的全部健康寿命年，包括因早死所致的寿命损失年和伤残所致的健康寿命损失年两部分），而且这个数字要远远低于实际发生的情况。我们过去一直都认为这类疾病仅仅局限在热带和亚热带地区，因为我们相信只有这些地区才具备该类疾病（寄生虫）传播的条件，比如相应的传播宿主。但是现在这些宿主已经传播到了欧洲，而且在其他大陆（洲）也都具备这些疾病传播的适宜条件。由于缺乏相应的疫苗，所以我们只能（过度）依赖相关的化疗药物，除非能够有新药出现。

为了加快疫苗和新药的研发进程，加深我们对寄生虫的认识和了解，非常有必要在寄生虫及相关疾病的科研工作中用到最先进的科研技术和手段。在哺乳动物研究方面，由于干细胞大范围诱变（largescalemutagenesis）技术的广泛应用，已经取得了不错的进展。最近，细胞技术及基因组编辑技术相结合的新策略（cell-focusedapproachescoupledwithgenomeediting）又开始流行起来。这种策略（重点是CRISPR-Cas9技术）给真核生物的遗传突变表型分析工作（genetic-mutational-phenotypicanalyses）带来了革命性的改变。相比之下，寄生虫相关研究工作就显得明显的滞后了。困难在于寄生虫因为有复杂的生活史（往往都有两个必需宿主），所以很难在实验室里进行培养和操作。另外由于很难对寄生虫进行遗传学或细胞学操作，所以这些最新的试验技术也比较难于应用于寄生虫研究工作当中。

尽管存在上述这些困难和问题，在血吸虫转基因研究（schistosometransgenesis）、器官分离（organisolation）和干细胞鉴定（stemcellcharacterization），以及细粒棘球绦虫（echinococcal,hydatidtapeworm）原代细胞培养等方面还是取得了一定的进展，这也预示着寄生虫研究即将跨入一个崭新的时代。作为全生命体或细胞转基因工作的前序工作和准备工作，在之前的15年时间里，科研人员们已经借助转录后基因沉默（posttranscriptionalgenesilencing）技术，对血吸虫进行了大量的功能缺失研究（loss-of-functionstudies）。但是这种试验操作技术只能够得到暂时性的表型改变，而且往往都不能够充分渗透，另外也难以推广到其他寄生虫研究工作当中。以质粒为载体，对血吸虫进行转基因过表达操作，使其获得某项功能或表型（Gainof-function），这在原理上也是可行的。但是这也和转录后基因沉默技术存在同样的问题。

开发一套稳定的基因操控试验技术就成为了当务之急。幸运的是，科学家们最近发现了鼠白血病病毒（murineleukemiaviruses）这种假逆转录病毒（pseudotypedretroviruses），以及piggyBac转座子（transposons）。这些工具都能够将外源的转基因转入血吸虫的8条染色体（包括生殖细胞染色体）当中。将这种技术应用于其他寄生虫，以及有选择性转基因基因组整合（transgenegenomeintegration）工作，这都将促进寄生虫单个基因功能研究工作的开展。

除了上述这些转基因试验技术方面的进展之外，在寄生虫细胞培养方面也取得了一定的成果和进展。工作的重点主要集中在干细胞（stemcells），也被称作生发细胞（germinativecells）或成体未分化细胞（neoblasts）和寄生虫定居的宿主组织细胞（因为这些宿主细胞能够自我复制、分化，同时也帮助寄生虫发育和进化）这两个方面。对于血吸虫而言，目前已经比较容易分离富含干细胞的寄生虫性腺器官（gonad），也可以鉴定增殖中的成体干细胞（somaticproliferatingstemcells），以及对血吸虫细胞进行有限代数（limited-passage）的体外培养。细粒棘球绦虫（echinococcaltapeworms）的细胞培养系统也取得了不错的进展；也可以提取多房棘球绦虫（Echinococcusmultilocularis）的干细胞，并且进行连续培养及分化；还从细粒棘球绦虫（E.granulosus）中分离得到了永生化的细胞系。虽然目前仍在研究之中，但已经确定，这些具备增殖能力和分化能力的寄生虫永生化细胞系将有望帮助科研人员们绕开在寄生虫研究工作中最让人头痛的生活史问题。

运用基因组编辑技术（genomeediting）和与血吸虫及细粒棘球绦虫细胞培养和细胞生物学相关的知识，开发出稳定的转基因寄生虫品系，以及对这些寄生虫来源的细胞进行各种试验和研究已经不再是遥不可及的梦想了。借助逆转录病毒载体，往细胞内转入CRISPR-Cas9-RNA，这已经成为了制备稳定转基因寄生虫最方便、最有效的技术。有了这套技术，对寄生虫进行基因敲除或编码区破坏等试验，以此来研究该基因的功能，这就不再是难题了。对于从事寄生虫研究工作的科研人员而言，开发转基因寄生虫和开发稳定的转基因细胞系也将不再是难事，因为他们已经拥有了和从事其他生物学研究的科研人员同样的武器。

从事寄生虫研究工作的科研人员们也是第一次拥有了这样的资源，能够用来解决一直妨碍新药研发工作，有关寄生虫最基本的进化、生物医学和免疫学相关的问题，进而促进相关新药的研发工作。比如寄生虫是如何运作永生化机制的？即寄生虫干细胞如何在复杂的生活史过程中，赋予寄生虫发育可塑性（developmentalplasticity），包括无性繁殖及有性繁殖阶段？比如以棘球绦虫（Echinococcus）为例，高度增殖的无性生殖过程会产生大量的幼虫（larvae），这对于人工干预会不会是一个机会呢？寄生虫与宿主之间长期的寄（共）生关系是如何形成的，双方又是如何从中获益并维持这种关系的？宿主一旦被寄生虫感染，体内就会出现寄生虫介导的免疫调控反应（helminth-mediated

hostimmunomodulation）和宿主介导的寄生虫清除反应（host-mediatedparasiteelimination），这两种免疫反应之间互相竞争，都希望能够胜出一筹。再比如，年龄相关免疫力（age-dependentimmunity）可见于感染了血吸虫的人类感染者，但是在疫区，儿童才是最主要的被感染者。这些现象背后的分子机制是什么？这些现象又能够为我们开发抗寄生虫新药提供哪些机会和途径呢？

采用最先进的生物科学技术来对付这些被忽视的病原体和疾病，有可能会带来一系列创新，帮助我们更加深入地认识和了解这些害人虫的生物学本质。这些信息可以帮助我们搞定这些害人虫。

原文检索：

KarlF.Hoffmann,PaulJ.Brindley,MatthewBerriman.Haltingharmfulhelminths.Science, 10October2014;DOI:10.1126/science.1261139