弓形蟲（T.dondii）是一種原生動物寄生蟲，專性寄生于細胞內，隨血液流動，到達全身各個部位，破壞大腦、心臟、眼底，致使人的免疫力下降，患上各種疾病。弓形蟲被譽為地球上“zui成功”的寄生蟲之一，幾乎可以感染所有的恒溫動物，除了人類之外，還包括豬、牛、羊、狗等動物，其中貓科動物是弓形蟲傳播的zui終宿主。在人體內，弓形蟲能感染除了紅細胞之外的幾乎所有有核細胞。

據(jù)估計，大約三分之一的人口終生感染弓形蟲。來自美國疾病控制和預防中心（CDC）的數(shù)據(jù)表明，在美國，6 歲以上人口中，大約 11% 感染弓形蟲，而在其他一些國家，感染率已高達 95%。

近日，來自橫跨美國、加拿大、英國、蘇格蘭、澳大利亞的 16 個研究機構的研究人員對被感染個體以及來自細胞培養(yǎng)研究的基因組學、轉錄組學、蛋白質組學數(shù)據(jù)進行分析，發(fā)現(xiàn)弓形蟲感染與多種腦部疾病有關，包括癲癇、老年癡呆癥、帕金森病，甚至某些癌癥。該研究已于近日發(fā)表于《Scientific Reports》，文章題名為“Toxoplasma Modulates Signature Pathways of Human Epilepsy, Neurodegeneration & Cancer（弓形蟲調節(jié)人類癲癇、神經(jīng)退行性疾病、癌癥的信號通路）”

該研究的共同作者、美國塔夫茨大學 Jean Mayer 美國*人類營養(yǎng)研究中心（衰老）神經(jīng)科學與衰老實驗室主任 Dennis Steindler 博士表示，我們現(xiàn)在必須將傳染病與神經(jīng)退行性疾病、癲癇、神經(jīng)系統(tǒng)癌癥起來。同時，我們必須將該研究的各個方面轉化為預防性治療，包括藥物、飲食和生活方式，以延緩疾病的發(fā)生和發(fā)展。

大多數(shù)擁有健康免疫系統(tǒng)的人不會因弓形蟲感染而出現(xiàn)任何癥狀。然而，免疫系統(tǒng)受損的個體面臨著潛在更嚴重的感染并發(fā)癥，這些并發(fā)癥會影響眼睛、大腦和其他器官。懷孕的女性在感染后，也會把弓形蟲傳給未出生的孩子，造成嚴重、潛在致命的后果。

先前的研究已經(jīng)表明，在嚙齒類動物和靈長類動物中，弓形蟲感染會引起細微的行為變化，包括喪失對天敵尿液氣味的厭惡。一些流行病學研究表明，弓形蟲感染與帕金森病和阿爾茨海默病等神經(jīng)系統(tǒng)疾病有關。然而，這類研究不能為被寄生蟲改變的人類大腦中的基因網(wǎng)絡提供任何信息，而來自基因網(wǎng)絡層面的信息有可能為如何*或預防這類疾病提供線索。

研究人員設計了一組研究，旨在關注感染組（infectome），重點是“人類宿主和弓形蟲相互作用所擾動的人類宿主和寄生蟲分子及信號通路”——來鑒別通過宿主 - 寄生蟲相互作用所改變的分泌性寄生蟲蛋白質、人類微小 RNA（microRNAs）、神經(jīng)化學物質、信號通路之間的關聯(lián)性。

美國芝加哥大學兒科醫(yī)學主任、眼科及視覺科學教授 Rima McLeod 表示，我們想了解生活在大腦中的這種寄生蟲如何影響并揭示大腦疾病的發(fā)病機制。我們懷疑，弓形蟲涉及多種因素，其核心是將寄生蟲自身的特性、在受感染大腦中表達的基因、可能限制宿主預防感染能力的易感基因，以及人類宿主中控制其他疾病易感性的基因起來。其他因素可能包括應力、其他感染、有缺陷的微生物組。我們假設，當所有這些因素匯合時，疾病便可能發(fā)生。

該項研究中，研究人員使用了來自國家合作芝加哥先天性弓形蟲病研究（NCCCTS）的數(shù)據(jù)，NCCCTS 自 1981 年以來隨訪了 246 例先感染者及其家庭。利用這些數(shù)據(jù)，研究者開展了所謂的綜合系統(tǒng)分析，來識別寄生蟲相關的生物標志物并評估其潛在影響。研究小組還觀察了弓形蟲對培養(yǎng)的原代神經(jīng)干細胞的影響，來評估基因表達和蛋白指紋。該研究結合了宿主蛋白質組學、轉錄組學、循環(huán) microRNA 數(shù)據(jù)生成了弓形蟲如何影響人腦的模型。

之后，該研究團隊應用他們所描述的重建和反褶積（deconvolution）方法來識別弓形蟲感染和神經(jīng)退行性疾病被改變的信號通路之間的，以及弓形蟲病與人類大腦紊亂和一些癌癥之間的。

在結論中，研究人員寫道，我們的研究結果提供了有關弓形蟲這種寄生蟲在某些情況下可能導致這些相關疾病的機制的見解。這些工作提供了一種系統(tǒng)的設計路線，來設計藥物和疫苗，修復和預防人類大腦中由弓形蟲感染所帶來的神經(jīng)病理影響。此外，我們zui初的模板也提供了一種新的方法來整合多種內在和外在因素，這種方法強調了一種破解大腦寄生蟲（特別是弓形蟲）和其他復雜疾病之間復雜性的思路。

腦感染組（brain infectome）反褶積分析揭示弓形蟲感染與多種疾病相關

文章摘要：雖然神經(jīng)行為學疾病與血清學陽性相關，但因果關系尚未得到證實。為了更好地理解弓形蟲對人類大腦的影響，我們對受感染個體的大腦進行了一個全面的系統(tǒng)分析：我們在入組研究的受感染人群中發(fā)現(xiàn)了先天性弓形蟲病的易感基因，并發(fā)現(xiàn)這些基因在人的大腦中表達。對受感染的人原代神經(jīng)干細胞和單核細胞開展的轉錄組學和定量蛋白質組學分析，揭示了弓形蟲感染對神經(jīng)、免疫、內分泌網(wǎng)絡中的神經(jīng)發(fā)育和可塑性的影響。這些結果得到了在患病兒童血清中所鑒別的反映大腦損傷和弓形蟲感染的蛋白和 miRNA 生物標志物的支持。

這些數(shù)據(jù)采用 3 種系統(tǒng)生物學方法進行逆卷積（deconvolution）：“軌道反褶積”揭示了上游調控通路，連接人的易感基因、生物標志物、蛋白質組和轉錄組；“集群反褶積”揭示了視覺蛋白相互作用簇參與了影響大腦功能和回路的過程，包括脂質代謝、白細胞遷移和嗅覺。zui后，“疾病反褶積”確定了寄生蟲 - 大腦相互作用與癲癇、運動障礙、阿爾茨海默氏癥、癌癥之間的。

這種“重建 - 反褶積”邏輯提供了祖細胞增效作用的模板以及影響人類大腦寄生與疾病的相關組件。