臨度科研| 瘧原蟲“進化”,如何面對瘧原蟲耐藥性的考驗?

夏日,除了空調、西瓜、冰淇淋之外,還有蚊子,這種平均體重只有2毫克的生物,擁有極強的病毒傳播能力。根據世衛組織的統計,2018年全球累計超過2。28億例瘧疾病例,這個奪去了全球數千萬生命的瘧疾到底是什麼呢?

1880年,法國醫生阿方斯·拉韋朗(Alphonse Laveran)首次發現瘧疾感染者的紅細胞中有寄生蟲,並提出了瘧原蟲就是導致瘧疾的病原體。這項發現也使他獲得了1907年諾貝爾生理學或醫學獎。

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在之後的研究中,科學家們發現瘧疾就是透過這種攜帶瘧原蟲的雌性按蚊,叮咬人類後傳播所致。瘧原蟲在人體中會經過在肝細胞內發育的紅細胞外期和在紅細胞內發育的紅細胞內期這兩個時期發育繁殖,並威脅人類健康。目前,各種抗瘧藥物就是透過影響瘧原蟲的不同發育階段而發揮其抗瘧效果。

抗瘧藥的耐藥性是反覆出現的問題

氯喹作為有效的抗瘧藥物代表之一,由於長期、大量的使用,已經導致部分瘧原蟲產生了耐藥性,因此,這類藥物的抗瘧療效也急劇下降。瘧原蟲產生耐藥性後,當患者接受抗瘧藥物治療時,清除患者血液中瘧原蟲的時間更長或無法完全清除。 抗瘧藥物耐藥性問題因交叉耐藥而更加複雜,因為瘧原蟲在對一種藥物產生耐藥性的同時,對同一化學結構和作用機制相似的其他藥物也會產生耐藥性。

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面對氯喹等抗瘧藥物的耐藥性問題,2015年諾貝爾生理或醫學獎得主、共和國勳章獲得者屠呦呦帶領團隊經過數十載的努力,從中國傳統藥用植物青蒿中提取到青蒿素,它能攻克抗氯喹瘧原蟲感染所致的瘧疾,也能對付多藥耐藥性瘧疾,成為替代氯喹等藥物的抗瘧一線治療藥物。

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青蒿素的作用機制雖然尚不十分清楚,但2019年,中國研究團隊在《新英格蘭醫學雜誌》刊登的文章中稱,瘧原蟲在紅細胞內期發育繁殖時,會在吸收消化血紅蛋白後產生鐵和血紅素,青蒿素又是被鐵或血紅素啟用的前體藥物。青蒿素被啟用後,與瘧原蟲多種蛋白以共價鍵結合並使之烷基化,破壞瘧原蟲諸多生命過程,從而殺死瘧原蟲。

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青蒿素從發現和應用以來,在全球範圍內挽救了成百上千萬人的生命,被譽為20世紀最傑出的醫學成就之一。然而單方青蒿素的使用,使瘧原蟲對青蒿素的敏感度下降,出現了耐藥性的可能。

延緩和防治抗瘧藥物耐藥性的措施及相關研究

實際上,抗微生物藥物在長期使用過程中耐藥性會自然發生。為此,早在1981年中國科學家就提出研發複方青蒿素以防止和延緩耐藥性的出現。直到2007年,世衛組織才對中國的建議加以重視,逐步採用以青蒿素為基礎的聯合療法(ACTs)治療由惡性瘧原蟲引起的瘧疾。

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即使已經採取了這些措施,近年來,在全球部分地區還是相繼出現青蒿素及其衍生物(ART)耐藥的病例。2020年初,《科學》雜誌上發表的一篇有關ART耐藥機制的文章也為解決耐藥性指明瞭方向。

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以往的論文指出,耐藥性是由瘧原蟲的Kelch13蛋白突變介導,但並不清楚該蛋白的功能及其在耐藥性中的作用。而在這項研究中首次解釋了ART耐藥性的具體機制:包括Kelch13蛋白在內的八種蛋白失活,減少了血紅蛋白的內吞作用,產生的鐵或血紅素就會減少,進而減少了對ART的啟用,最終導致瘧原蟲對ART的耐藥性。

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這項研究結果可能會為選擇ART伴侶藥物提供資訊,特別是因為血紅蛋白的內吞作用是現有藥物的目標。

非洲本土出現能夠抵抗青蒿素及其衍生物的瘧原蟲突變

2020年8月,《自然·醫學》 雜誌發表了一項研究首次發現並證實,“瘧疾大本營”非洲也出現了能夠抵抗ART的瘧原蟲突變。

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這一發現對於人類抗擊瘧疾來說無疑是一個重大打擊,如果ART在非洲抗瘧失效將導致出現大量新增瘧疾病例和死亡病例,並會直接阻礙非洲抗瘧中取得的持續進步。目前,青蒿素仍然是構建“無瘧疾世界”的重要依靠,解決ART的長期大量使用帶來的耐藥性刻不容緩。

關於青蒿素突破性研究

青蒿素的發現和運用是發掘中醫藥寶庫的一種新思路,利用現代醫學方法提取青蒿素,做嚴謹的臨床試驗,並用於臨床研究治療瘧疾,對人類來說都是偉大的科學進步。科學家們從沒有停下對青蒿素的深入研究,2018年初,屠呦呦團隊在深入研究中發現,青蒿素的衍生物雙氫青蒿素對紅斑狼瘡有獨特效果。 根據新華社報道稱,屠呦呦團隊前期臨床觀察,青蒿素對盤狀紅斑狼瘡、系統性紅斑狼瘡的治療有效率分別超90%、80%。我們透過檢索美國NIH(國家衛生研究所)的臨床研究資料庫發現,有大量關於青蒿素及其衍生物的臨床研究正在進行中。

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作為新一代的抗瘧藥,青蒿素在紅斑狼瘡治療中已經證實了具有積極效果,那麼它是否能接替羥氯喹成為系統性紅斑狼瘡治療的基礎用藥?科研人員能否發現其越來越多的“超綱”治療作用?能否在抗瘧中解決耐藥性的問題?

未來還需要更多的臨床研究和實踐來驗證。

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