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，這些病原體是單細胞生物，它們沉積在其宿主的紅細胞內(nèi)，并通過“攝入”血紅蛋白生長和繁殖。

應對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。

最近一項研究探究了瘧原蟲的代謝活動。研究表明，瘧原蟲在他們的消化液泡（一種類似于袋子的細胞器）中儲存了大量的血紅蛋白。這會釋放出瘧原蟲無法耐受的含鐵血紅蛋白分子。瘧原蟲設法使這些對其“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。

在這項研究中，由哥本哈根大學的Sergey Kapishnikov及其同事**對感染的血細胞中發(fā)生的這一代謝事件進行了研究。他們首先令血細胞感染了瘧原蟲，然后將被感染細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射線顯微鏡進行觀察。

文章作者之一Guttmann解釋說：“通過對血液樣本進行了冷凍處理，以便我們可以在不破壞宿主結(jié)構(gòu)的基礎上觀察病原體，進而獲得三維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射線圖像揭示的細胞結(jié)構(gòu)結(jié)合時，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：“我們在圖像中看到，溴喹在血紅蛋白分子晶體表面積聚。這會抑制晶體生長，從而破壞瘧原蟲的自我解毒過程。”

這些研究還可以擴展到其他藥物，例如青蒿素等，并為設計更有效的瘧疾治療方法提供有價值的信息。