利用X射線顯微鏡觀察瘧疾病原體

目前大約40％的人類生活地區(qū)受到瘧疾的影響，以及每年約有2億人感染瘧疾，60萬人因此喪生。由于氣候變化，瘧疾的傳播正在逐漸加劇。瘧疾是由蚊子攜帶的瘧原蟲感染引發(fā)的，這些病原體是單細(xì)胞生物，它們沉積在其宿主的紅細(xì)胞內(nèi)，并通過“攝入”血紅蛋白生長和繁殖。

應(yīng)對(duì)這種疾病的主要方法是利用喹啉類藥物，以及最近被廣泛使用的青蒿素藥物治療。然而，迄今為止，通過化合物控制病原性瘧原蟲感染的手段一直飽受爭議。

最近一項(xiàng)研究探究了瘧原蟲的代謝活動(dòng)。研究表明，瘧原蟲在他們的消化液泡（一種類似于袋子的細(xì)胞器）中儲(chǔ)存了大量的血紅蛋白。這會(huì)釋放出瘧原蟲無法耐受的含鐵血紅蛋白分子。瘧原蟲設(shè)法使這些對(duì)其“有毒”的分子結(jié)晶，以降低毒性。因此，作者猜測活性化合物的作用可能是通過阻止血紅蛋白晶體的形成，從而抑制瘧原蟲的生存與繁殖。

在這項(xiàng)研究中，由哥本哈根大學(xué)的Sergey Kapishnikov及其同事**對(duì)感染的血細(xì)胞中發(fā)生的這一代謝事件進(jìn)行了研究。他們首先令血細(xì)胞感染了瘧原蟲，然后將被感染細(xì)胞與不同濃度的喹啉家族化合物混合處理。

之后，作者將樣品在自然狀態(tài)下通過X射線顯微鏡進(jìn)行觀察。

文章作者之一Guttmann解釋說：“通過對(duì)血液樣本進(jìn)行了冷凍處理，以便我們可以在不破壞宿主結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上觀察病原體，進(jìn)而獲得三維X射線斷層掃描圖像。”

此外，熒光光譜顯微鏡可以得到血細(xì)胞中各類元素的分布圖譜。將其與三維X射線圖像揭示的細(xì)胞結(jié)構(gòu)結(jié)合時(shí)，可以精確地揭示溴喹化合物的分布及其作用方式。 Kapishnikov解釋說：“我們?cè)趫D像中看到，溴喹在血紅蛋白分子晶體表面積聚。這會(huì)抑制晶體生長，從而破壞瘧原蟲的自我解毒過程。”

這些研究還可以擴(kuò)展到其他藥物，例如青蒿素等，并為設(shè)計(jì)更有效的瘧疾治療方法提供有價(jià)值的信息。