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P. vivax に感染したヒト血漿および寄生虫分離株の包括的なプロテオミクス調査
Comprehensive proteomics investigation of P. vivax-infected human plasma and parasite isolates.
PMID: 32122317 PMCID: PMC7053139. DOI: 10.1186/s12879-020-4885-3.
抄録
背景:
近年、ビバックス原虫（P. vivax）は、致死的な結果をもたらす重篤な感染症を引き起こす能力を持つことから、公衆衛生に対する深刻な脅威となっています。そのユニークな生物学的特徴から、P. falciparum に対して有効な防除手段がない場合には、その防除手段に抵抗力があります。したがって、P. vivaxの生物学と病原性をより深く理解することは、適切な防除戦略を開発するために不可欠です。P. falciparum のプロテオミクスは、病気の生物学的研究や病気の発生に関わる分子機構の解明に役立ってきましたが、P. falciparum とは違って、病気の発生に関わる分子機構を解明することはできませんでした。しかし、P. falciparumとは異なり、P. vivax感染症のプロテオミクスデータは、継続的な培養システムがないため、最小限のものしかありません。臨床サンプルや動物モデルに依存しているため、P. vivaxの研究は大幅に制限されており、病気の理解に重要な知識のギャップが生じています。本研究では、P. vivaxに感染したヒト血漿および寄生虫分離株の詳細なプロテオミクス解析を行い、寄生虫の生物学、病原性を理解し、P. vivaxマラリアの新たな診断ターゲットを特定することを目的としている。
BACKGROUND: In recent times, Plasmodium vivax (P. vivax) has become a serious threat to public health due to its ability to cause severe infection with fatal outcomes. Its unique biology makes it resilient to control measures that are otherwise effective against P. falciparum. A deeper understanding of P. vivax biology and pathogenesis is, therefore, essential for developing the right control strategies. Proteomics of P. falciparum has been helpful in studying disease biology and elucidating molecular mechanisms involved in the development of disease. However, unlike P. falciparum, proteomics data for P. vivax infection is minimal due to the absence of a continuous culture system. The dependence on clinical samples and animal models has drastically limited P. vivax research, creating critical knowledge gaps in our understanding of the disease. This study describes an in-depth proteomics analysis of P. vivax-infected human plasma and parasite isolates, to understand parasite biology, pathogenesis, and to identify new diagnostic targets for P. vivax malaria.
方法:
質量分析（MS）ベースのプロテオミクスアプローチ（Q Exactive）を用いて、インドのプライマリーヘルスセンターを訪れた vivax マラリア患者のヒト血漿と寄生虫分離株の分析を行いました。さらに、標的型プロテオミクスアッセイを標準化して、再発性のあるほとんどの寄生虫タンパク質のユニークなペプチドの妥当性を検証しました。
METHODS: A mass-spectrometry- (MS) based proteomics approach (Q Exactive) was applied to analyze human plasma and parasite isolates from vivax malaria patients visiting a primary health centre in India. Additionally, a targeted proteomics assay was standardized for validating unique peptides of most recurring parasite proteins.
結果:
ヒト血漿中には、38種類のP. vivaxタンパク質が高い信頼性で検出された。また、いくつかの解糖酵素、細胞骨格蛋白質、リボソーム蛋白質、核蛋白質が検出された。さらに、103個の高頻度に検出されたP. vivaxタンパク質は、単離された寄生虫から検出されました。これは、これまでに臨床サンプルから報告された寄生虫タンパク質の中で最も多い数を示しています。興味深いことに、3つのPlasmodium輸出タンパク質（PVX_003545、PVX_003555、PVX_121935）、仮説タンパク質（PVX_083555）、Pvstp1（サブテロメア膜貫通タンパク質1、PVX_094303）の5つのタンパク質が、血漿と寄生虫分離株の両方から検出されました。
RESULTS: Thirty-eight P. vivax proteins were detected in human plasma with high confidence. Several glycolytic enzymes were found along with hypothetical, cytoskeletal, ribosomal, and nuclear proteins. Additionally, 103 highly abundant P. vivax proteins were detected in parasite isolates. This represents the highest number of parasite proteins to be reported from clinical samples so far. Interestingly, five of these; three Plasmodium exported proteins (PVX_003545, PVX_003555 and PVX_121935), a hypothetical protein (PVX_083555) and Pvstp1 (subtelomeric transmembrane protein 1, PVX_094303) were found in both plasma and parasite isolates.
結論:
寄生虫プロテオミクス調査は、病気の病態を理解し、新しい治療法をデザインするために不可欠である。また、P. vivaxに対する防除戦略も早期診断に依存しています。本研究では、ヒト宿主内での複雑なライフサイクルの中で寄生虫が発現するタンパク質を同定することで、P. vivaxの生物学をより深く理解することができます。また、診断候補となりうる抗原も報告されています。
CONCLUSIONS: A parasite proteomics investigation is essential to understand disease pathobiology and design novel interventions. Control strategies against P. vivax also depend on early diagnosis. This work provides deeper insights into the biology of P. vivax by identifying proteins expressed by the parasite during its complex life-cycle within the human host. The study also reports antigens that may be explored as diagnostic candidates.