全球每年仍有2.47亿人感染疟疾,其中61.9万人因此丧生。作为对抗疟疾的“终极武器”,青蒿素类药物虽已拯救数千万生命,却在东南亚等地出现抗药性苗头——疟原虫如同学会“穿防弹衣”,逐渐对药物攻击产生免疫。近日,中国中医科学院联合深圳人民医院团队在《Engineering》发表突破性研究,通过“分子雷达”锁定疟原虫体内三大关键靶点蛋白,首次系统性揭示青蒿素“多点爆破”的抗疟机制,为破解抗药性困局提供新路径。
疟原虫的“生化危机”:青蒿素如何精准引爆?
疟原虫入侵红细胞后,会疯狂吞噬血红蛋白,这一过程产生大量有毒副产物——血红素(heme)。青蒿素分子中的过氧桥结构如同“化学引信”,与血红素接触后瞬间激活,释放自由基对疟原虫实施“无差别轰炸”。但四十年来,科学界始终存在争议:这种“地图炮”式攻击是否存在精准靶点?
研究团队开发了一套“热稳定性扫描+基因表达追踪”组合技术:先用质谱偶联细胞热转移分析(MS-CETSA)检测青蒿素与疟原虫蛋白结合后的热稳定性变化,锁定145个疑似靶点;再通过转录组学分析发现,药物作用下2016个基因表达上调、1193个下调。这如同在疟原虫体内安装“分子雷达”,最终锁定氧化应激、脂质代谢和蛋白质合成三大通路的关键蛋白。
三大“致命开关”浮出水面
抗氧化盾牌瓦解:团队发现青蒿素优先攻击1-半胱氨酸过氧化物酶(Pf1-CysPxn)。这种酶本是疟原虫清除活性氧自由基的“消防员”,其活性位点被青蒿素自由基烷基化后,酶活性下降60%,导致疟原虫被自身代谢废物“反噬”。
细胞膜工厂停工:磷脂酰胆碱(PC)是细胞膜的主要成分,其合成关键酶磷酸乙醇胺甲基转移酶(PfPMT)和乙醇胺激酶(PfEK)被青蒿素抑制后,脂质组学检测显示PC含量骤降30%,疟原虫如同失去“建筑钢材”,无法分裂增殖。
蛋白质流水线瘫痪:延伸因子PfEGF1-α是疟原虫合成蛋白质的“传送带”,青蒿素与其结合后,新生蛋白产量减少45%。活体实验显示,药物处理5小时后,疟原虫的蛋白质合成机器近乎停摆。
技术双刃剑:从实验室到临床的挑战
尽管发现多个新靶点,研究团队指出青蒿素的“广谱攻击”特性仍是双刃剑——这种多靶点机制虽降低抗药性风险,却也增加药物优化难度。例如,Pf1-CysPxn蛋白的C47和F9双位点突变后,青蒿素结合效率下降70%,暗示未来可能需要设计多靶点药物组合。
目前,该团队已建立靶点蛋白的三维结构模型,并筛选出12种小分子化合物。下一步计划通过动物实验验证这些化合物能否延缓抗药性产生。“这就像为青蒿素配备智能导航系统,让它在轰炸时优先摧毁敌军指挥部。”论文通讯作者王继刚解释道。
全球抗疟战的新武器库
据世界卫生组织统计,全球约35%的疟疾流行区已出现青蒿素敏感性下降。此项研究不仅为优化现有青蒿素联合疗法(ACT)提供方向,更开辟了抗疟药物研发新赛道。随着我国“一带一路”热带病防治项目的推进,这些新发现有望在非洲等高疟区率先开展临床转化,守护更多生命防线。
来源: Engineering