PNAS:利用X射线显微镜观察疟疾病原体

　　目前大约40％的人类生活地区受到疟疾的影响，以及每年约有2亿人感染疟疾，60万人因此丧生。由于气候变化，疟疾的传播正在逐渐加剧。疟疾是由蚊子携带的疟原虫感染引发的，这些病原体是单细胞生物，它们沉积在其宿主的红细胞内，并通过“摄入”血红蛋白生长和繁殖。

　　应对这种疾病的主要方法是利用喹啉类药物，以及最近被广泛使用的青蒿素药物治疗。然而，迄今为止，通过化合物控制病原性疟原虫感染的手段一直饱受争议。

　　最近一项研究探究了疟原虫的代谢活动。研究表明，疟原虫在他们的消化液泡（一种类似于袋子的细胞器）中储存了大量的血红蛋白。这会释放出疟原虫无法耐受的含铁血红蛋白分子。疟原虫设法使这些对其“有毒”的分子结晶，以降低毒性。因此，作者猜测活性化合物的作用可能是通过阻止血红蛋白晶体的形成，从而抑制疟原虫的生存与繁殖。

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　　在这项研究中，由哥本哈根大学的Sergey Kapishnikov及其同事首次对感染的血细胞中发生的这一代谢事件进行了研究。他们首先令血细胞感染了疟原虫，然后将被感染细胞与不同浓度的喹啉家族化合物混合处理。

　　之后，作者将样品在自然状态下通过X射线显微镜进行观察。

　　文章作者之一Guttmann解释说：“通过对血液样本进行了冷冻处理，以便我们可以在不破坏宿主结构的基础上观察病原体，进而获得三维X射线断层扫描图像。”

　　此外，荧光光谱显微镜可以得到血细胞中各类元素的分布图谱。将其与三维X射线图像揭示的细胞结构结合时，可以精确地揭示溴喹化合物的分布及其作用方式。 Kapishnikov解释说：“我们在图像中看到，溴喹在血红蛋白分子晶体表面积聚。这会抑制晶体生长，从而破坏疟原虫的自我解毒过程。”

　　这些研究还可以扩展到其他药物，例如青蒿素等，并为设计更有效的疟疾治疗方法提供有价值的信息。