一种常见的寄生虫可以将药物输送到大脑——科学家如何将弓形虫从敌人变成朋友

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寄生虫对人类和动物的健康造成巨大损害。但研究人员可能已经发现，患有脑部疾病的患者和一种常见的脑部寄生虫之间可能存在一种亦敌亦友的关系。
《自然微生物学》杂志发表的一项新研究率先利用单细胞寄生虫弓形虫将治疗性蛋白质注入脑细胞。大脑对进入的物质非常挑剔，包括许多药物，这限制了神经系统疾病的治疗选择。
作为一名微生物学教授，我致力于寻找杀死弓形虫等危险寄生虫的方法。我对我们可能能够利用它们的武器来治疗其他疾病的前景感到着迷。
微生物作为药物
自从科学家意识到微生物可以导致疾病（即所谓的 19 世纪细菌致病理论）以来，人类一直在寻求将传染源拒之于人体之外。许多人对细菌的厌恶是可以理解的，这可能使得将这些微生物对手用于治疗目的的想法看起来违反直觉。
但是，通过利用威胁我们的微生物来预防和治疗疾病的历史远早于细菌理论。早在 16 世纪，中东和亚洲的人们就注意到，那些幸运地从天花中幸存下来的人永远不会再被感染。这些观察导致了故意让未感染者接触感染者脓疱疮中的物质（他们不知道这些物质含有减毒的天花病毒）的做法，以保护他们免受严重疾病的侵害。
这种接种理念已经产生了大量疫苗，拯救了无数生命。
病毒、细菌和寄生虫也进化出了许多进入大脑等器官的技巧，并可以重新调整以将药物输送到体内。这些用途包括利用病毒进行基因治疗和利用肠道细菌治疗一种名为艰难梭菌(C. diff)的肠道感染。
为什么我们不能只吃药来治疗脑部疾病？
药丸是一种方便有效的药物摄入方式。阿司匹林或青霉素等化学药物体积小，容易从肠道吸收进入血液。
另一方面，胰岛素或索马鲁肽等生物药物是大分子，分子结构复杂，容易在胃中分解而无法被吸收。它们也太大，无法穿过肠壁进入血液。
由于血脑屏障的存在，所有药物，尤其是生物制剂，都很难进入大脑。血脑屏障是大脑血管内壁的一层细胞，它就像一个守门人，阻止细菌和其他有害物质进入神经元。
弓形虫为脑细胞提供运送服务
弓形虫寄生虫会感染所有动物，包括人类。感染可以通过多种方式发生，包括摄入受感染猫粪便中释放的孢子或食用受污染的肉类或水。弓形虫病在健康人群中只会产生轻微症状，但在免疫功能低下人群和妊娠胎儿中可能会很严重。
与大多数病原体不同，弓形虫可以穿过血脑屏障并侵入脑细胞。一旦进入神经元，寄生虫就会释放出一套改变宿主基因表达的蛋白质，这可能是导致受感染动物和人类行为改变的一个因素。
在一项新研究中，一个全球研究小组劫持了弓形虫用于将蛋白质分泌到宿主细胞中的系统。该团队对弓形虫进行了基因改造，使其产生一种混合蛋白质，将其分泌的一种蛋白质与一种名为 MeCP2 的蛋白质融合，后者调节大脑中的基因活动——实际上，让 MeCP2 搭载到神经元中。研究人员发现，寄生虫将 MeCP2 蛋白质混合物分泌到培养皿中生长的神经元以及受感染小鼠的大脑中。
MECP2 基因缺陷会导致一种罕见的大脑发育障碍，即雷特综合征。使用病毒传递 MeCP2 蛋白来治疗雷特综合征的基因疗法试验正在进行中。如果弓形虫能够将一种 MeCP2蛋白传递到脑细胞中，那么它可能为治疗这种目前无法治愈的疾病提供另一种选择。它还可能为由错误蛋白质引起的其他神经系统问题（如阿尔茨海默氏症和帕金森氏症）提供另一种治疗选择。
前路漫漫
从实验室的工作台到病床的路途漫长且充满障碍，因此不要指望很快就能在临床上看到工程化的弓形虫。
将弓形虫用于医疗目的的明显并发症是，它可能导致严重的终身感染，目前无法治愈。感染弓形虫会损害重要的器官系统，包括大脑、眼睛和心脏。
然而，目前全球有多达三分之一的人大脑中携带弓形虫，但似乎没有发生任何意外。新兴研究发现，感染与精神分裂症、暴怒症和鲁莽行为的风险增加有关，暗示这种隐性感染可能使某些人容易出现严重的神经系统问题。
弓形虫感染的广泛流行也可能是另一个问题，因为它使许多人无法用它进行治疗。由于数十亿已经携带寄生虫的人已经对未来的感染产生了免疫力，一旦注射治疗性的弓形虫，他们的免疫系统就会迅速摧毁它们。
在某些情况下，使用弓形虫作为药物输送系统的好处可能大于风险。设计出这种寄生虫的良性形式可以产生患者所需的蛋白质，而不会损害决定我们身份的器官——大脑。