Investigación sobre la malaria: al combinar dos técnicas avanzadas de microscopio, un equipo internacional de científicos dirigido por el postdoc Sergey Kapishnikov del Instituto Niels Bohr ha logrado obtener nueva información sobre el modo de operación devastador aplicado por los parásitos de la malaria al atacar a sus víctimas. Esta información puedese utilizará al diseñar nuevos medicamentos para combatir de manera más efectiva la malaria, una enfermedad que cobra más de 400,000 vidas cada año, la mayoría de los cuales son bebés.
Sergey Kapishnikov y Jens Als-Nielsen en el laboratorio del Instituto HC Ørsted en Copenhague.
Es difícil llevar a cabo estudios en tiempo real de un parásito de la malaria; debe mantenerlo con una correa muy corta para tener una posibilidad de éxito. Y la correa, que permite un examen de primer plano, puede implicar el uso de líquidonitrógeno. Esto se muestra en un proyecto de investigación internacional encabezado por el postdoctorado Sergey Kapishnikov de Rayos X y Ciencias de Neutrones en el Instituto Niels Bohr NBI, Universidad de Copenhague, Dinamarca.
El proyecto, que aparecerá como un artículo en la edición de esta semana de Informes científicos , surgió como una cooperación entre instituciones de investigación en Dinamarca, Alemania, Suiza, España e Israel, y además Sergey Kapishnikov NBI está representado por el profesor emérito Jens Als-Nielsen.
Los científicos aprovecharon el hecho bien establecido de que todos los procesos vitales en el material biológico están 'congelados' y, por lo tanto, se suspenden si el material se mantiene en nitrógeno líquido, dice Sergey Kapishnikov :
"En el laboratorio infectamos glóbulos rojos humanos con parásitos de la malaria. Luego, en última instancia, colocamos las células sanguíneas infectadas en nitrógeno líquido que a -196 grados Celsius es extremadamente frío, y así pudimos obtener nuevasinformación sobre cómo funcionan los parásitos cuando demuelen los glóbulos rojos de la víctima. Observar esto también nos dio una serie de ideas nuevas y creativas sobre cómo los parásitos pueden descarrilarse, por ejemplo, al adaptar un medicamento que puede sabotear su sistema de eliminación de desechospara que terminen ahogándose en su propia camada. Esto es algo que examinaremos más a fondo, y definitivamente estamos buscando desarrollar conceptos para nuevos tipos de medicamentos contra la malaria. Tales antipalúdicos son muy necesarios, ya que cada vez que se ha introducido un medicamentouse por algún tiempo, la resistencia contra él inevitablemente aparecerá y comenzará a extenderse, y luego obviamente necesitará introducir nuevos medicamentos ".
Sergey Kapishnikov y sus colegas pudieron llevar a cabo su investigación gracias a dos formas diferentes de examen de microscopio avanzado: microscopía de fluorescencia de rayos X XRF y tomografía de rayos X suave SXT, realizada en instalaciones de sincrotrón en España, Alemaniay Suiza.
La combinación de los dos métodos permitió a los científicos localizar dónde, internamente, los parásitos que causan daños almacenan hierro en forma de moléculas hemo. Este hierro, que es muy venenoso y potencialmente letal para los parásitos de la malaria,- se origina en los glóbulos rojos de la víctima, que los parásitos han invadido, explica Sergey Kapishnikov :
"Los parásitos se desarrollan en la víctima cuando es picado por un mosquito infectado con malaria, la fase inicial de desarrollo que tiene lugar en el hígado de la víctima. A partir de ahí, los parásitos se liberan en el torrente sanguíneo y se multiplican a gran velocidad.evalúa mientras invade aún más glóbulos rojos, y si no se realiza tratamiento médico, la persona eventualmente correrá el riesgo de morir por este ataque. Y mientras los parásitos están devastando, degradan la hemoglobina en los glóbulos rojos donde están 'anidación '. Al mismo tiempo, sin embargo, los parásitos tienen que lidiar con un desafío siempre presente, dice Sergey Kapishnikov :
"Deben deshacerse del hemo, la parte de hierro de la hemoglobina que están destruyendo, y es bien sabido que los parásitos resuelven este problema cristalizando el hemo. Esto significa que el hierro ahora está encerrado de manera segura y, por lo tanto, neutralizadopara que ya no represente una amenaza para los parásitos. Sin embargo, la ciencia todavía está luchando con una serie de preguntas y explicaciones relacionadas con el proceso de cristalización. Por eso diseñamos una configuración mediante la cual también, gracias a la microscopía XRFcomo tomografía SXT, pudimos crear imágenes en 3D de parásitos de la malaria en las células sanguíneas humanas, lo que nos permitió ver detalles nunca antes descritos, algunos relacionados con la localización del hemo en los parásitos, algunos relacionados con la cristalización.proceso ", explica Sergey Kapishnikov.
Cuando se analizan colectivamente, el científico argumenta en su artículo, estas observaciones apuntan a la existencia probable de algún tipo de principio de retroalimentación, un principio central para la velocidad y ejecución de la digestión de hemoglobina y el proceso de cristalización llevado a cabo por la malariaparásitos
"Presumimos que este mecanismo controla la velocidad a la que los parásitos de la malaria digieren la hemoglobina y, por lo tanto, también limitan la velocidad de liberación del hemo tóxico", dice Sergey Kapishnikov :
"Si ese es el caso, es posible que evite que el parásito de la malaria sobreviva atacando este mecanismo con un medicamento. Tal medicamento podría apuntar a acelerar la liberación de hemoglobina en los glóbulos rojos humanos infectados con malaria en tal gradoque los parásitos no tendrían tiempo suficiente para llevar a cabo el proceso de cristalización. Lo que los dejaría morir a causa de sus propios desechos tóxicos ".
Los científicos también analizarán la posibilidad de manipular y descarrilar una proteína específica que se cree que 'facilita' la transición entre la excreción de hem de los parásitos y la posterior cristalización. Esta investigación, planeada para continuar en el futuro cercano, serállevado a cabo en cooperación con colegas estadounidenses.
células itinerantes
Un banco de sangre suministró amablemente al científico los glóbulos rojos que necesitaban, y los científicos decidieron infectar estas células con Plasmodium falciparum, el más temido entre los cinco tipos de malaria que infectan a los humanos. Y una vez que el malaria ataca en la prueba-células habían alcanzado un cierto nivel, todas las células fueron expuestas a nitrógeno líquido - 'congeladas a alta velocidad' a -196 grados Celsius - y luego sometidas a un examen más detallado, con lo que se seleccionaron ocho 8 células.
Para que las células seleccionadas se estudien a través de XRF y SXT, tuvieron que cumplir ciertos criterios, dice Sergey Kapishnikov: "Las células tenían que estar sin daños, y el recubrimiento de hielo que las rodeaba no podía ser demasiado grueso- de lo contrario, sería imposible para nosotros observar los parásitos dentro de las células sanguíneas. Nos costó bastante localizar estas ocho células perfectas, pero ahora sabemos cómo localizarlas, así que la próxima vez podremos iradelante con un número mucho mayor de células infectadas de malaria "
Uno de los desafíos que encontraron los científicos tuvo que ver con el transporte de las células sanguíneas infectadas de un lado a otro entre las instituciones de investigación participantes, dice Sergey Kapishnikov :
"Desde el momento en que se seleccionaron las ocho células para el experimento y hasta que todo terminó, las células tuvieron que mantenerse a -196 grados Celsius. Esto significaba que cada vez que transportábamos las células, las guardaban en pequeños tubos almacenados enuna maleta especial que pesaba aproximadamente 20 kilogramos. En algún momento tuve que traer esta maleta, que guardaba con celo, de Israel a Alemania, y en realidad tomó mucho papeleo por adelantado para convencer a las autoridades de estos dos paísesque podrían dejarme subir con seguridad y desembarcar del avión con la maleta en la mano "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Facultad de Ciencias - Universidad de Copenhague . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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