Dan Larremore는“카드 데크를 생각해보십시오. 이제 가위 한 켤레를 가지고 52 장의 카드를 덩어리로 자릅니다. 공중에 던져 넣으십시오. 카드 색종이는 비가 내 렸습니다. 이제 52 개의 새로운 카드로 테이프로 테이프하십시오. 각 카드는 원래 카드의 모자이크입니다. 48 시간 후에 반복.
당신은 방금 Plasmodium falciparum 면역 체계를 피하는 데 사용됩니다. p. Falciparum 세계에서 가장 위험한 말라리아 기생충으로 매년 60 만 명의 사망자를 유발하고 지구상의 다른 전염병보다 5 세 미만의 어린이를 살해합니다. 응용 수학자 인 Larremore는 현재 하버드 T.H.에서 박사후 연구를 수행하면서 무차별 습관을 소개했습니다. 찬 공중 보건 학교.
각 카드는 숙주 혈관의 벽에 부착 된 단백질의 유전자를 나타내어 기생충을 고정하여 비장으로 드래그 할 수 없어서 감지 및 파괴됩니다. 각각의 falciparum 기생충은이 중 50 ~ 60 개를 가지고 있습니다 유전자가 불려지는 유전자, 그리고 시간이 지나면 기생충은 첫 번째를 사용하여 다른 하나를 사용하여 혈관에 달라 붙는 면역 세포에 지속적으로 변형 된 얼굴을 나타냅니다. 그러나이 전술의 현명한 영광은 기생충이 분열 될 때, 며칠마다 수행 할 때 유전자의 덩어리와 스 니펫이 염색체를 위아래로 교환한다는 것입니다. 500 개의 기생충 중 하나 에서이 과정은 완전히 새로운 유전자를 생성합니다. 기생충의 수가 있으면 빠르게 더해집니다. “미쳤어. 그것은 총 var 의 총 수를 의미합니다 세계의 유전자 서열은 수백만과 수백만입니다. 거의 무한합니다.”라고 Fajara에있는 Gambia Unit의 의료 연구위원회의 말라리아 연구원 인 Antoine Claessens는 말했습니다.
그러나 Larremore와 그의 공동 작업자의 새로운 증거는이 유전자의 역설적 안정성을 보여줍니다. Nature Communications의 최근 논문에서 그들은 var 를 보여줍니다 유전자 자체는 절대 반복되지 않으며 짧은 DNA (컷업 카드)는 수백만 년 동안 분리 된 종들 사이에서 공유됩니다. 일부 말라리아 연구원들이 희망을 느끼게 만든 결과입니다. 왜냐하면 그것은 var 의 미친 재생에 한계가 있음을 시사하기 때문입니다. 유전자는 백신과 싸우기 위해 백신을 개발할 수 있음을 의미 할 수 있습니다.
슬라이싱 및 다이 싱
하버드 T.H. Chan School of Public Health와 새로운 연구의 공동 저자. “질병을 유발하는 특정 기생충이 있습니까? 그들은 진화론 적으로 서로 관련이 있습니까? … 대부분의 병원체에서 우리가 대답하는 방법을 알아낼 수있는이 질문들은 [말라리아에서] 대답하지 않습니다. 왜냐하면 우리는이 유전자를 서로 비교하는 방법을 모르기 때문입니다.”
.그러한 작업을위한 일반적인 도구는 계통 발생 나무입니다. 나무의 기초에는 유전자의 가장 오래된 버전이 있으며, 딸이 작은 차이 (여기서 단일 DNA베이스 변화, 단일 염기 변화)가 별도의 가지가됩니다. 나무는 서로 옆에 유전자를 감싸고 각 DNA 기초에서 차이를 확인하여 만들어집니다. 나무는 독감과 같은 바이러스에서 유전자의 발산을 연구하는 데 도움이되었으며, 이는 이러한 돌연변이 과정을 통해 변합니다.
.말라리아 연구원들도 이들을 사용했지만 혼합 된 결과를 사용했습니다. var 쌍 유전자는 공통적으로 30 개의 DNA 염기를 가질 수 있지만, 그 청크가 한 유전자의 시작 부분에 있고 다른 유전자의 끝에 있다면 (셔플 링 과정에서 항상 발생하는 경우) 나무는 그것을 공통성 대신 차이라고 부릅니다. 덩어리가 두 유전자에서 같은 장소에있는 경우, 나무는 최근 유전자가 발산되었다고 말할 것이지만, 덩어리는 이틀 전에 한 유전자와 1 년 전에 다른 유전자에 도착했을 수 있습니다. 이 모든 것은 var 로 지어진 나무가 유전자는 최선의 해석하기 어렵고 최악의 오해의 소지가 없으므로 아무것도 존재하지 않는 관계를 암시합니다. “그것은 엉망입니다. 뉴욕시의 미국 자연사 박물관의 말라리아 연구원 인 Martine Zilversmit은 농담을했습니다.
그러나이 유전자를 비교하려면 다른 옵션이 많지 않습니다. Buckee는“이것은 우리가 가진 도구입니다. 모든 사람들이 도구에 데이터를 쫓아 냈습니다.
2012 년, 현재 뉴 멕시코의 산타페 인스티튜트 (Santa Fe Institute)에있는 Larremore는 Buckee 및 Clauset과 함께 박사후 자리를 차지하여 잘 알고있는 분야 인 네트워크 분석이 말라리아 기생충의 역사를 추적하는 대안을 제공하는 데 도움이 될 수 있는지 여부를 확인했습니다. 네트워크 분석에는 공통점이있는 노드간에 링크를 그리며 기본 패턴을 드러낼 수있는 다이어그램을 생성하는 것이 포함됩니다. 연결된 노드는 소셜 네트워크의 친구, 같은 사람을 괴롭히는 질병 또는 순서 덩어리를 공유하는 유전자 일 수 있습니다.
var 인 네트워크를 만드는 경우 유전자는 특정 길이의 덩어리를 공유하는 경우에만 연결되며 공통점이 뛰어납니다. Buckee, Larremore 및 Clauset은 2013 년에 그러한 네트워크가 p가 공유하는 동일한 시퀀스를 선택할 수 있음을 보여주는 논문을 발표했습니다. Falciparum 다른 대륙의 기생충. 이러한 관계를 명확하게 볼 수 있다는 것은 연구자들이 어떻게 그리고 왜 일어난지를 파악하는 데 도움이됩니다. 한 쌍의 유전자에서 더 많은 수의 일반적인 덩어리는 그들이 최근 조상을 공유한다는 것을 의미 할 수 있거나, 그들이 생성하는 단백질이 면역계와 상호 작용하는 유사한 방법을 가지고 있음을 나타낼 수 있습니다. 덩어리는 또한 현대 기생충이 여전히 가지고 다니는 컷업 카드 조각의 조상 캐시의 증거 일 수 있습니다.
var 을 조사합니다 유전자는 다른 기생충 종에 존재하며, 그렇다면 p와 덩어리를 공유하는지 여부. Falciparum 연구원들은 야생 유인원에서 말라리아 기생충의 샘플을 분석했습니다. 그들은 정글에서 수집 된 대변과 성소 침팬지의 피에서 기생충을 사용하여 5 plasmodium 에서 DNA 서열을 조립했습니다. var 을 이미 발견 한 것을 포함하여 고릴라와 침팬지를 감염시키는 종 유전자.
그들은 운이 좋았습니다 : var 유전자 마커는 적어도 세 종에서 자르기 위해 검색했습니다. 그 자체로는 흥미 롭습니다. var 를 의미하기 때문입니다. Gene Family는 늙었습니다. 덴마크 코펜하겐 대학교의 생물학자인 Thomas Lavstsen에 따르면 유전자를 연구했지만 연구에 관여하지 않은 고대.
팀이 네트워크를 만들었을 때, 그들은 다른 눈에 띄는 것을 보았습니다. var 유전자는 수백만 년의 진화 (수백만 년의 슬라이싱 및 다이 싱)에도 불구하고 가장 가변적 인 지역의 덩어리를 공유했습니다. 침팬지 기생충 p. Reichenowi 특히 p. Falciparum var 의 많은 곳에서 유전자, 그들은 구별 할 수 없습니다. Claessens는“다시 말해서 [ var 를 주면 Gene Marker], reichenowi 에서 나온지 말해 줄 수 없습니다. 또는 falciparum .”
이것은 수백만 년 동안 var 이라는 것을 의미하기 때문에 중요합니다. 유전자는 무차별 적으로 자신을 자르지 않고 Snip-A-Thon에 의해 생성 된 유전자 품종을 보존하고 있습니다. 그들이 그렇게해야 할 좋은 이유가 있습니다. 면역 체계가 하나의 var 을 인식하기 시작하자마자 유전자, 기생충은 새로운 버전을 밟습니다. 그러나 잠시 후, 기존 비트는 면역계가 더 이상 인식하지 못할 정도로 드물게 될 것이며, 그것이 파괴되지 않고 숨겨져 있다면 기생충은 다시 그것을 다시 가져올 수 있습니다. 기본적 으로이 발견은이 오래된 덩어리가“진화론 적 모호함에 빠질 수 없다”고 보여줍니다. Zilversmit은 말했다.
Lavstsen은 보존 된 조각들에게 유전자의 다양성에 한계가 있다는 신호라고 말했다. var 인 경우 단백질이 너무 많이 변하면 더 이상 혈관에 집착 할 수 없습니다. 이 덩어리 가이 수년 동안 멈췄다는 사실은 단백질이 여전히 작동하는 선택된 구조적 옵션의 일부임을 보여줍니다. 새로운 연구는 var 를 넘어 진화 공간의 경계를 스케치합니다. 유전자는 기능을 잃지 않고 모험을 할 수 없습니다. Lavstsen은“이것은 우리가 서열 다양성에 대해 얼마나 무서워 해야하는지에 대한 영향을 미칩니다.
말라리아 백신 연구원이 당신에게 말할 수 있듯이, 그 특별한 광기에 대한 방법을 찾는 것은 환영받을 것입니다. Zilversmit은“40 년, 45 년 동안 하드 코어 말라리아 백신 프로젝트가 진행되었습니다. "그리고 정말 느 렸습니다." 백신은 면역계를 감염에서 감염으로 동일하게 유지하는 병원체 단백질의 조각에 노출되어 다음에 단백질이 발생할 때 면역계가 공격 할 수 있습니다. 대부분의 바이러스를 사용하면 합리적인 접근 방식입니다. 말라리아의 경우 거의 불가능합니다. Lavstsen은 최근 논문에서 밝혀진 공유 서열조차도 백신에 유용한 목표가되기에 충분히 반복되지 않는다고 말했다. “우리는이 필립스 헤드 스크류를 평평한 드라이버로 풀려고 노력하고 있습니다. Zilversmit은 말했습니다.
어쨌든 말라리아-이질적 국가의 많은 사람들은 청소년기에 의해 질병에 대한 자연 면역력을 얻습니다. 연구원들은 심지어 그들의 면역 체계가 var- 을 인식함으로써 그렇게한다는 것을 알고 있습니다. 유전자 단백질. 어려움은 인공적으로 어떻게하는지 알아내는 데 어려움이 있습니다.
Lavstsen은 단백질의 전체 형태가 그것을 생산하는 유전자보다 덜 변할 가능성이 높다고 생각합니다. 면역계가 자연 면역을 부여하는 데 인식하는 것일 수 있다고 생각합니다. 그는 특정 순서보다 더 나은 백신 목표가 될 수 있다고 말했다. 카드 데크 비유를 조정하려면 면역 체계를 프라이밍하여 얼굴의 패턴이 아닌 카드의 직사각형 모양을 인식하면 잠재력이있을 수 있습니다.
캠브리지 대학교의 말라리아 연구원 인 피터 불 (Peter Bull)은 그가 연구에서 가장 주목할만한 것 중 하나가 var 의 역사에 대한 관점이라고 덧붙였다. 큰 유인원의 유전자 가족. "이것은이 유전자 패밀리가 영장류 인구에서 매우 오랫동안 얼마나 오랫동안 있었는지에 대한 좋은 예입니다." “화석 기록에서 확인 된이 모든 새로운 인간 유사 종에 대한 아이디어에 맞습니다. 특정 시점에서 우리와 매우 유사한 영장류가 훨씬 더 많았을 것입니다. 아마도 그들은 모두 이런 종류의 기생충을 가지고 있었을 것입니다.”
효율적인 살인자
var 이 점점 커지고 있습니다 유전자는 p로 제한되지 않습니다. Falciparum 연구원들은 유전자의 끔찍한 힘을 재평가하도록 유도했습니다. 교리는 오랫동안 그 var 였습니다 유전자는 심각한 질병의 선구자입니다. 말라리아를 유발하는 다른 인간 기생충, p. vivax , 유전자가없고 덜 심한 질병을 유발하십시오. “ falciparum Zilversmit은 말했다. "이것은 우리가 그 주위에 지은 신화였습니다."
그러나 몇 년 전에 침팬지 기생충이 var 을 가졌다는 것이 분명해 졌을 때 유전자, 연구원들은 올바른 아이디어가 있는지 의문을 가지기 시작했습니다. 그리고 새로운 연구는이 유전자의 존재 또는 부재보다 이야기가 더 복잡 할 수 있다는 생각을 강화합니다. falciparum 중 하나 ‘최악의 경향은 var 으로 뇌의 작은 혈관에 걸리는 것입니다. 유전자 단백질. 그것은 고통, 주로 어린이와 임산부를 깨우지 않는 코마로 보냅니다. 제한된 양의 연구자들은 다른 유인원에서 말라리아에 대해 알고 있는데,이 뇌 말라리아는 var 에 감염된 유인원에서 발생한다는 것은 분명하지 않습니다. -유전자가 같은 종류의 단백질을 생성하는 것처럼 보이지만 유전자를 함유하는 기생충.
Zilversmit은“이것은 당신이 물어봐야 할 질문의 종류를 바꿉니다. “ falciparum 에 관한 것이 있습니까? ‘ var 특히 나쁘게 만드는 유전자? 어쩌면 그것은 인간 자체와 더 관련이있을 수 있습니다. 아마도 기생충이 아닌 숙주와 관련이있을 수도 있습니다. 사실, 그것은 아마도 두 가지 것들 중 일부일 것입니다. … [그러나] 우리는 알아 내기 위해 더 자세히 살펴 봐야 할 것입니다.”
Larremore와 Buckee는 네트워크에 대한 지식을 사용하여 유전자에 대한 다른 질문에 대답하기를 희망합니다. 사람이 젊을 때 말라리아 기생충에 노출 될 수있는 방법은 var 에 대한 면역 반응에 영향을 미칩니다. 예를 들어 유전자? 노드가 환자부터 var 까지 무엇이든 할 수있는 네트워크를 구축함으로써 유전자, 연구자들이 드러내는 패턴을 관찰 할 수 있습니다. Larremore는“우리는 여전히 우리가 나갈 것이라는 신호를 믿어야한다는 것을 스스로 확신하기 위해 노력하고있다”고 말했다. 그러나 그는 그것이 어디로 가는지 기대하고있다. "이것은 네트워크가 제공 할 수있는 또 다른 기회라고 생각합니다."
