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等研究機構(gòu)的研究人員首次揭示了Dantu血型如何幫助預防瘧疾的秘密。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，因此有可能設計出模仿這一自然過程的藥物來預防瘧疾感染或減輕它的嚴重程度。

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，會導致嚴重的疾病。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性和機制有待發(fā)現(xiàn)。”

這些研究人員認為，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防或治療瘧疾的一種簡單而有效的方法。當然，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。”