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本文聚焦微小隐孢子虫(Cryptosporidium parvum)的钙依赖蛋白激酶(CDPKs),利用 CRISPR-Cas9 技术研究 CpCDPK2A 功能,发现其在虫体各阶段表达,尤其在运动期,敲除后显著影响发育和致病性,为抗隐孢子虫病药物开发提供新靶点。
微小隐孢子虫(
Cryptosporidium parvum)是引发人和动物中至重度腹泻的重要病原体,尤其对低中收入国家儿童和幼龄动物危害显著。当前针对隐孢子虫病的有效疫苗和药物匮乏,钙依赖蛋白激酶(CDPKs)因在虫体生命周期中起关键作用且在宿主中不存在,成为极具潜力的药物靶点。
研究方法与结果
研究运用 CRISPR-Cas9 技术,对C. parvum IIdA20G1-HLJ 株的CpCDPK2A基因进行内源性血凝素(HA)表位标记及基因敲除。免疫荧光分析(IFA)显示,CpCDPK2A 在虫体所有细胞内发育阶段均有表达,尤其在子孢子、裂殖子等运动阶段,其在滋养体和雌配子体中定位于细胞质,在卵囊、裂殖体和雄配子中则分布于表面且呈不均匀积累。
萤光素酶检测表明,CpCDPK2A基因敲除(Δcdpk2a)株在体外培养时,24 小时前与标记株生长速率无显著差异,但 36 小时后生长显著减缓,提示其对虫体晚期无性阶段和有性阶段发育至关重要。
体内致病性研究
在干扰素 -γ 敲除(GKO)小鼠模型中,Δcdpk2a 株感染小鼠的卵囊排出量较标记株降低约 25 倍,粪便萤光素酶活性降低 24 倍,体重下降更少,存活时间更长。组织学分析显示,Δcdpk2a 株感染小鼠回肠的虫体负荷更低,绒毛萎缩和隐窝增生程度显著减轻,绒毛长度与隐窝深度比值更接近正常水平。
讨论与意义
与其他 CDPKs(如仅在特定阶段表达的 CpCDPK1 和 CpCDPK5)不同,CpCDPK2A 在虫体全生命周期表达,其表面不均匀分布可能与 N - 肉豆蔻酰化修饰相关。尽管 CpCDPK2A 并非虫体存活必需,但其缺失显著影响晚期发育和致病性,提示其可作为阻断虫体传播的多阶段调控靶点。该研究为隐孢子虫病的防治策略开发,尤其是以 CpCDPK2A 为靶点的药物或疫苗设计提供了重要依据,后续需进一步探索其作用机制和疫苗潜力。