Согласно новому отчету, современные методы значительно переоценивают скорость размножения малярийных паразитов в крови инфицированного человека из-за предвзятости выборки и ложных выводов в предыдущих компьютерных моделях. Эта завышенная оценка имеет важные последствия для оценки вреда паразитов для хозяев, понимания эволюции признаков лекарственной устойчивости, прогнозирования распространения паразитов и оценки эффективности новой противомалярийной вакцины.
Новый отчет предполагает, что современные методы могут значительно переоценивать скорость размножения малярийных паразитов в кровотоке человека.
Эта завышенная оценка имеет решающее значение для оценки потенциального вреда, который эти паразиты могут нанести своему хозяину.
Кроме того, результаты исследования имеют последствия для понимания эволюции признаков, которые приводят к лекарственной устойчивости, скорости, с которой паразит может распространяться в сообществе, и оценки эффективности новой вакцины.
Скорость размножения малярийных паразитов в кровотоке человека
Исследование было недавно опубликовано в журнале Trends in Parasitology.
Исследователи создали математическую модель динамики заражения, чтобы определить, что ошибки при взятии проб крови и ложные выводы в предыдущих компьютерных моделях приводили к большим завышенным оценкам.
- «Невозможность точно измерить эти показатели вызывает обеспокоенность», — сказала Меган Грейшар, доцент кафедры экологии и эволюционной биологии Колледжа сельского хозяйства и наук о жизни и автор статьи. Лорен Чайлдс, адъюнкт-профессор математики Технологического института Вирджинии, является соавтором.
- «У нас была очень простая модель для вывода коэффициентов умножения, которая не работала, поэтому теперь мы знаем, что нам нужно что-то более надежное», — сказал Грейшар. По ее словам, это исследование объясняет, как возникают проблемы с точным измерением скорости умножения.
Некоторые противомалярийные вакцины-кандидаты действуют на той стадии жизненного цикла паразита, когда он размножается в крови, поэтому знание степени его размножения является ключом к оценке эффективности вакцины.
Зараженные комары передают паразита малярии человеку-хозяину во время еды кровью. Затем паразиты сначала размножаются в клетках печени, а затем переходят в эритроциты. Там, синхронно друг с другом, паразиты размножаются внутри эритроцитов и вырываются в кровь, убивая клетки. Затем дочерние паразиты продолжают следующий цикл и внедряются в новые эритроциты. Этот цикл повторяется каждые 48 часов.
Когда дело доходит до измерения скорости размножения, клиницисты берут образцы крови у инфицированных пациентов и подсчитывают количество наблюдаемых паразитов. Время важно, так как молодых паразитов, находящихся в начале своего жизненного цикла после выхода из эритроцитов, легко заметить. Но по мере старения, позже в цикле, они становятся липкими, прикрепляются к стенкам кровеносных сосудов и не циркулируют. Поскольку цикл повторяется снова и снова, время взятия образцов определяет, будут ли наблюдаться высокие или низкие числа в крови.
Ошибка выборки образцов для исследования
Систематическая ошибка выборки увеличивается, когда образцы берутся позже в цикле, когда количество наблюдаемых паразитов низкое, по сравнению с началом цикла, когда количество молодых паразитов велико.
Предыдущие модели, использовавшиеся для оценки скорости размножения паразитов, пытались скорректировать эту погрешность выборки, делая вывод о том, сколько паразитов может существовать позже в жизненном цикле выводка паразитов, когда их нельзя будет наблюдать напрямую. Это исследование предполагает, что этих методов было недостаточно, чтобы определить, насколько быстро на самом деле размножаются паразиты.
В ранее опубликованных исследованиях измерялось максимальное количество потомства, производимого человеческим малярийным паразитом (Plasmodium falciparum) в течение одного 48-часового цикла репликации в искусственной культуре.
- «Они должны иметь возможность размножаться не более чем в 32 раза, что уже довольно много», а это означает, что один паразит может создать не более 32 дочерних паразитов, в среднем от 15 до 18, сказал Грейшар.
Используя математическую модель в сочетании с современными и историческими данными о людях, инфицированных малярией, исследователи смогли определить, что выводы, сделанные в предыдущих моделях подсчета паразитов, привели к скорости размножения паразитов, которая была на несколько порядков выше, чем это было возможно.
- «Мы наблюдали тысячекратный рост», — сказал Грейшар.
- «Это означало бы, что паразиты постоянно производили более 1000 паразитов из одного эритроцита, что не соответствует нашему пониманию биологии этих паразитов».
Теперь, когда Грейшар и Чайлдс определили проблему, следующие шаги могут включать разработку методов для определения скрытой части популяции паразитов, чтобы точно рассчитать скорость их размножения.