在一項新的研究中，來自英國韋爾科姆基金會桑格研究所和劍橋大學(xué)等研究機構(gòu)的研究人員首次揭示了Dantu血型如何幫助預(yù)防瘧疾的秘密。他們發(fā)現(xiàn)具有罕見Dantu血型的人的紅細胞具有較高的表面張力，可以防止世界上最致命的瘧原蟲---惡性瘧原蟲（Plasmodium falciparum）---入侵它們。相關(guān)研究結(jié)果于2020年9月16日在線發(fā)表在Nature期刊上，論文標(biāo)題為“Red blood cell tension protects against severe malaria in the Dantu blood group”。

這些發(fā)現(xiàn)在更廣泛的抗擊瘧疾的斗爭中也可能具有重要意義。鑒于人類紅細胞的表面張力會隨著年齡的增長而增加，因此有可能設(shè)計出模仿這一自然過程的藥物來預(yù)防瘧疾感染或減輕它的嚴(yán)重程度。

瘧疾仍然是一個主要的全球健康問題，每年造成約435000人死亡，其中61%發(fā)生在5歲以下的兒童身上。惡性瘧原蟲可導(dǎo)致最致命的瘧疾形式，在非洲特別流行，占2017年非洲瘧疾病例的99.7%，占全球瘧疾死亡人數(shù)的93%。

2017年，科學(xué)家們已發(fā)現(xiàn)，僅在東非部分地區(qū)經(jīng)常發(fā)現(xiàn)的罕見Dantu血型，可以在一定程度上保護人們免受嚴(yán)重的瘧疾。這項新研究的目的就是要解釋其中的原因。

從肯尼亞基利菲（Kilifi）小鎮(zhèn)的42名健康兒童身上收集了紅細胞樣本，這些兒童具有一個、兩個或零個Dantu基因拷貝。隨后，這些研究人員在實驗室中觀察了瘧原蟲入侵這些紅細胞的能力，他們使用包括延時視頻顯微鏡在內(nèi)的多種工具來確定入侵受損的具體步驟。

對紅細胞樣本特征的分析表明，Dantu血型讓紅細胞具有較高的表面張力。在一定的張力下，瘧原蟲無法再進入紅細胞，從而停止了它們的生命周期和阻止了它們在血液中的繁殖能力。

論文共同第一作者Silvia Kariuki博士說，“瘧原蟲利用一種特殊的‘鎖-鑰’機制侵入到人紅細胞中。當(dāng)我們著手解釋Dantu血型如何保護紅細胞免受這些瘧原蟲的侵害時，我們原本期待會發(fā)現(xiàn)這種分子機制的工作方式發(fā)生了微妙的變化，但事實證明答案更為基本。Dantu血型實際上略微增加了紅細胞表面的張力。這就像瘧原蟲仍然有鎖的鑰匙，但門太重了，它打不開。”

Dantu血型有一種新型的在紅細胞表面上表達的“嵌合”蛋白，并改變其他表面蛋白的平衡。在肯尼亞海岸的基利菲小鎮(zhèn)，10%的人口有一個Dantu基因拷貝，它賦予了高達40%的瘧疾保護。1%的人口有兩個Dantu基因拷貝，可提供高達70%的保護。相比之下，目前最好的瘧疾疫苗僅能提供35%的保護。

鑒于人類與瘧疾一起進化了數(shù)萬年，重災(zāi)區(qū)的一些人對這種疾病產(chǎn)生了基因抗性。最著名的例子是鐮狀細胞性狀，它賦予了80%的瘧疾抵抗力，但對于那些有兩個基因拷貝的人來說，會導(dǎo)致嚴(yán)重的疾病。目前沒有證據(jù)表明Dantu基因會伴隨著其他的健康并發(fā)癥。

論文共同第一作者Alejandro Marin-Menendez博士說，“我們在瘧疾最流行的地區(qū)看到了最具保護性的適應(yīng)性，這一事實告訴我們這些瘧原蟲是如何影響人類進化的。瘧疾仍然是一種極具破壞性的疾病，但是像鐮狀細胞性狀和Dantu基因這樣的進化適應(yīng)性可能部分解釋了為什么死亡率比感染率低得多。我們與瘧原蟲作斗爭的時間和人類存在的時間一樣長，因此可能還有其他適應(yīng)性和機制有待發(fā)現(xiàn)。”

這些研究人員認(rèn)為，這項研究最重要的意義之一源于人類紅細胞的表面張力會自然地發(fā)生變化，一般在它們的大約90天的壽命內(nèi)會增加。這意味著在我們所有的紅細胞中，有一部分對瘧原蟲感染具有天然的抵抗力，也許可以開發(fā)出利用這一過程的藥物。

論文共同第一作者Viola Introini博士說，“對Dantu基因如何防止瘧疾的解釋可能非常重要。紅細胞膜只需要比平時稍微張得更緊一點，就能阻止瘧原蟲入侵。開發(fā)一種能夠模擬這種張力增加的藥物可能是預(yù)防或治療瘧疾的一種簡單而有效的方法。當(dāng)然，這取決于細胞張力的增加不會產(chǎn)生意想不到的后果。但是，已在具有Dantu基因的人身上觀察到的天然保護的證據(jù)表明似乎沒有負面的副作用，因此這一方法是有前景的。”