探究隐形寄生虫的秘密

有一些药物可以治疗Toxoplasma感染的急性发作症状，包括头痛、发烧以及心脏和肺部的炎症。然而，一旦寄生虫进入休眠阶段，这些药物就无法对它产生影响。Lourido希望他的实验室工作能为这一阶段带来新的潜在治疗方法，以及能够对抗类似寄生虫的药物，如蜱虫传播的寄生虫Babesia，这种寄生虫在新英格兰地区越来越常见。

“有许多人受到这些寄生虫的影响，而寄生虫学往往没有在其应有的最高研究水平上获得关注。将最新的科学进步、最新的工具和最新的概念带入寄生虫学领域是非常重要的，”Lourido说。

对微生物学的着迷

在哥伦比亚卡利市，Lourido还是个孩子的时候，他就对他母亲在瓦莱德尔考卡大学医学遗传学实验室里的显微镜所展示的世界着迷不已。他的父亲经营着家里的农场，也在政府部门工作，一度担任该州的代理州长。

“从母亲那里，我接触到了基因表达以及遗传学对生物学的影响的观念，我认为这真正激发了我对在根本层面上理解生物学的早期兴趣，”Lourido说。“另一方面，我的父亲从事农业工作，所以也受到了其他影响，比如环境如何塑造生物学。”

Lourido决定去美国上大学，部分原因是因为当时，也就是2000年代初，哥伦比亚暴力事件激增。他也被自由艺术学院的观念所吸引，在那里他可以同时学习科学和艺术。他最终去了杜兰大学，在那里他主修美术和细胞与分子生物学。

作为一名艺术家，Lourido专注于版画和绘画。他特别喜欢的一个领域是石版印刷术，它涉及在大型石灰石块上用油性墨水雕刻图像，用化学药品处理图像，然后使用大型印刷机将图像转移到纸上。

“我最终做了大量的版画创作，我认为这吸引了我，因为它感觉是一种利用不同技术和技术元素的表达方式，”他说。

同时，他在一个研究Daphnia的生物学实验室工作，Daphnia是一种在淡水中发现的微小甲壳类生物，有助于科学家了解生物体如何响应环境变化发展出新的特征。作为本科生，他帮助开发了利用病毒将新基因引入Daphnia的方法。当他从杜兰大学毕业时，Lourido已经决定从事科学而不是艺术。

“我本科的时候真的爱上了实验室科学。我喜欢它带来的自由和创造力，喜欢团队合作和基于想法构建的能力，而不必完全重新发明整个系统，而是能够在更长的时间内发展它，”他说。

大学毕业后，Lourido在德国度过了两年，在马克斯·普朗克感染生物学研究所工作。在Arturo Zychlinksy的实验室里，Lourido研究了两种被称为Shigella和Salmonella的细菌，它们可以引起包括腹泻在内的严重疾病。他在那里的研究有助于揭示这些细菌是如何进入细胞以及它们如何修改宿主细胞自身的途径以帮助它们在细胞内复制的。

作为圣路易斯华盛顿大学的研究生，Lourido在几个实验室工作，专注于微生物学的不同方面，包括病毒学和细菌学，但最终还是与David Sibley一起工作，后者是一位专门研究Toxoplasma的杰出研究员。

“在去研究生院之前，我并没有多想Toxoplasma，”Lourido回忆道。“尽管有一些本科课程，但它们只是非常肤浅地处理了这一主题，所以我基本上对寄生虫学一无所知。我喜欢它的是，这是一个我们知之甚少的系统——与真核细胞教科书模型截然不同的生物体。”

Toxoplasma gondii属于一类称为顶复门的寄生虫——一种能够引起各种疾病的原生动物。在感染人类宿主后，Toxoplasma gondii可以在免疫系统中隐藏数十年，通常隐藏在大脑或肌肉中的囊肿内。Lourido发现这种生物尤其有趣，因为在他17岁时，他被诊断出患有弓形虫病。他唯一的症状是淋巴结肿大，但医生发现他的血液中含有针对Toxoplasma的抗体。

“在这些占全球人口约四分之一到三分之一的人群中，寄生虫一直存在，这确实非常迷人。很有可能我体内某处仍有活寄生虫，如果我的免疫力受到损害，这将成为一个大问题。它们将开始不受控制地复制，”他说。

一种变革性的方法

研究Toxoplasma（弓形虫）的挑战之一是，该生物体的遗传学与细菌或其他真核生物（如酵母和哺乳动物）的遗传学大不相同。这使得通过突变或敲除基因来研究寄生基因功能变得更加困难。

由于这种困难，卢里多花费了整个研究生生涯的时间，才研究出Toxoplasma中仅几个基因的功能。完成博士学业后，他作为怀特海德研究所的研究员开始了自己的实验室工作，并开始研究如何使用CRISPR基因编辑技术在大规模上研究Toxoplasma基因组。

使用CRISPR，科学家们可以系统地敲除基因组中的每个基因，然后研究每个缺失的基因如何影响寄生虫的功能和生存。

“通过将CRISPR应用于Toxoplasma，我们已经能够调查整个寄生虫基因组。这具有变革性，”卢里多说，他于2017年成为怀特海德研究所和麻省理工学院的研究员。“自2016年首次应用以来，我们已经能够揭示药物抗性和易感性的机制，追踪代谢途径，并探索寄生虫生物学的许多其他方面。”

使用基于CRISPR的筛选技术，卢里多的实验室确定了一个名为BFD1的调节基因，该基因似乎会驱动寄生虫在宿主体内长期生存所需基因的表达。他的实验室还揭示了寄生虫在活跃状态和休眠状态之间切换所需的多个分子步骤。

“我们正积极研究环境输入如何最终引导寄生虫走向一个方向或另一个方向，”卢里多说。“它们似乎会优先在某些细胞中进入慢性阶段，如神经元或肌肉细胞，并在营养条件合适或宿主免疫力较低的情况下在急性阶段更加猖獗地增殖。”