全球腹泻的最常见原因之一 - 数百万病例和数万人死亡，主要是小孩 - 是寄生虫隐孢子虫。医生可以治疗患有隐孢子虫的儿童脱水，但与许多其他腹泻原因不同，没有药物可以杀死寄生虫或疫苗来预防感染。
现在，华盛顿大学圣路易斯医学院的研究人员已经找到了如何在实验室中培养最常见的隐孢子虫类型，这一技术进步将加速治疗致命感染的努力。
“这种寄生虫在100多年前被描述，科学家们从未能够在实验室中可靠地生长它，这阻碍了我们理解寄生虫并为其开发治疗方法的能力，”资深作者L. David Sibley博士说。 Alan A.和Edith L. Wolff分子微生物学杰出教授。“我们现在有办法培养它，繁殖它，修改它的基因并开始弄清楚它是如何导致儿童疾病的。这是筛选潜在药物和寻找新药物或疫苗目标的第一步。”
该研究结果于6月20日在线发表于Cell Host&Microbe。
在富裕国家，隐孢子虫因引起水传播的腹泻而臭名昭着。寄生虫经历了一个复杂的生命周期，包括一个被称为卵囊的阶段，变得坚硬，孢子样，难以用氯，漂白剂或其他常规卫生措施杀死。1993年，密尔沃基地区有40万人出现腹泻，胃痉挛和发烧，因为水净化工厂发生故障，使得隐孢子虫进入该市的供水系统。每年，美国都有数十起较小的疫情，其中许多与游泳池和水上游乐场有关。
寄生虫引起的腹泻可持续数周。虽然这对其他健康人来说是悲惨的，但对于营养不良的儿童和免疫系统受损的人来说，这可能会危及生命。
到目前为止，想要研究寄生虫的研究人员必须从受感染的小牛中获得卵囊 - 隐孢子虫感染是商业养牛的一个严重问题 - 并在人或小鼠细胞系中生长寄生虫。寄生虫不可避免地会在几天后死亡而不经过一个完整的生命周期，因此研究人员必须从牛身上获得更多的卵囊来进行更多的实验。
Sibley和共同第一作者，医学科学家培训计划的学生Georgia Wilke博士和博士后研究员Lisa Funkhouser-Jones博士怀疑问题在于传统上用于培养寄生虫的细胞系。这些细胞系来源于癌细胞，与正常的健康肠道非常不同，后者是寄生虫的常用家园。
为了创造一个更自然的环境，研究人员与Thaddeus S. Stappenbeck，医学博士，博士，柯南实验室和基因组医学教授以及该论文的共同作者进行了合作。Stappenbeck及其同事培养肠道干细胞成为一道菜中的“迷你肠” - 完整的细胞类型和真实肠道的结构复杂性。
当研究人员在小肠中添加卵囊时，寄生虫就会繁殖。它们从卵囊中出来并经历了它们的整个生命周期以产生更多的卵囊。这是寄生虫复杂生命周期的每个阶段第一次可以在实验室中进行研究。研究人员还表明，他们可以用CRISPR / Cas9编辑寄生虫基因并进行遗传杂交，这使得研究生物学的这些强大工具比以前更容易获得。
“我们把这种寄生虫放在这种更自然的环境中，它很快乐，它会生长发育并贯穿整个生命周期，”Sibley说。“这开辟了长期关闭的可能性。只有一种FDA批准的药物，并不适用于幼儿。有潜在的候选药物，但我们之前无法筛查它们，因为寄生虫会无论如何都要死了。如果它们已经死亡，你怎么能判断这种药物是否会杀死寄生虫?现在我们可以开始筛查药物，并开始询问是什么让这种寄生虫变得危险。“
该技术仅适用于C. parvum，它是导致人腹泻的两种最常见的隐孢子虫物种之一。其堂兄C. hominis在实验室中更难成长。这两者密切相关，但虽然C. parvum可以感染许多物种的幼小哺乳动物，但C. hominis只感染人。
“只有几十种基因在小球和人类之间有所不同，但不知何故，这足以使人类非常挑剔，”Sibley说。“它不会在小鼠或小牛中生长，或者到目前为止，不会从小鼠干细胞生长的小肠中生长。开发与人类一起使用的系统是我实验室的一个重要目标。”
Sibley告诫说，这项技术虽然潜力很大，但不会立即转化为更好的治疗或预防腹泻。
“这些事情需要时间，”Sibley说。“还有许多基础研究仍有待完成。但这个系统提供了一条重要的前进道路。我们现在可以使用遗传方法研究个体基因的作用，从而确定改善治疗方法的重要目标。”