經由4D影像觀測惡性瘧原蟲（Plasmodium falciparum）在紅血球階段的發育及宿主細胞的修飾

論文：Grüring C, et al. 2011. Nat. commun. 2(165), doi: 10.1038/ncomms1169.

報告者：林祐丞              時間：14:00~15:00, March 2, 2011

講評老師：胥直利 副教授         地點：Room 601

摘要：

惡性瘧原蟲（Plasmodium falciparum）所造成的瘧疾是所有瘧疾中最嚴重的，每年造成3億人口得病，而其中有2百萬人會死於這個疾病1。瘧原蟲與其他瘧原蟲一樣是由瘧蚊所傳播，複雜的生命週期在瘧蚊及人類間循環。而其造成人類疾病的生命週期階段就在於瘧原蟲感染人類後的其中一個時期—紅血球階段，也就是瘧原蟲在紅血球內不斷的無性生殖的階段。因此對於瘧原蟲的研究大都集中在紅血球階段瘧原蟲在紅血球內的發育以及致病機轉，並了解紅血球在受到感染後發生了甚麼改變。有許多科學家以各種顯微技術來觀測瘧原蟲在紅血球內的情形2，但是都不能夠非常透徹並詳細的發現瘧原蟲在此階段完整的發展進程。因此本篇作者們以3D影像技術結合曠時攝影創造4D的拍攝環境來觀測惡性瘧原蟲在紅血球階段完整的發展過程，而這也是科學史上第一次以這樣的技術來研究瘧原蟲的生活史以及受感染紅血球所發生的改變。實驗結果發現，惡性瘧原蟲在紅血球內完整的一次無性生殖需要大約48小時，而影像也清楚拍攝到惡性瘧原蟲在紅血球內發育過程中的瘧原蟲以及受感染血球在各階段型態上的改變。除了型態上的觀測外，他們也深入探討了一個惡性瘧原蟲感染在血球檢驗學上一個重要的指標稱為毛氏小點（Maurer’s clefts）。毛氏小點的出現是由於當紅血球受到惡性瘧原蟲感染後在紅血球的細胞質中所產生的修飾，是一種狹長的膜狀胞器，負責運送惡性瘧原蟲所分泌的蛋白質到紅血球上的各個地方，尤其是細胞膜。觀測結果發現毛氏小點早在惡性瘧原蟲環形階段（ring form）前期就出現了，並且其數目從生成到惡性瘧原蟲破紅血球而出都是固定的，惡性瘧原蟲發育過程中不會再合成新的毛氏小點。作者們這個重要的發現解釋了惡性瘧原蟲在紅血球內各個型態階段所產生的蛋白質要送到紅血球時是不依賴毛氏小點的生合成，而是透過某些機制傳送到舊有的毛氏小點再運送到紅血球上，這個模式推翻了先前科學家們所建立的模式3，是非常重要的發現。本研究建立了一個新的模式可有系統地研究寄生蟲與宿主間相互動態的交互作用，我認為是非常具有研究價值的一篇文章。

參考資料：

1.      Show RW et al. 2005. The global distribution of clinical episodes of Plasmodium falciparum malaria. Nature. 434, 214-217.

2.      Gilson PR & Crabb BS. 2009. Morphology and kinetics of the three distinct phases of erythrocyte invasion by Plasmodium falciparum merozoites. Int. J. Parasitol. 39, 91-96.

3.      Tilley L, et al. 2008. The twists and turns of Maurer's cleft trafficking in P. falciparum-infected erythrocytes. Traffic. 9(2):187-97.