Toxoplasma gondii ist ein heimtückischer kleiner Parasit, infiziert, einer von drei Menschen auf dem Planeten. Eine einzigartige Partnerschaft zwischen einem Ingenieur und einem Wissenschaftler produziert Daten, die herausgefordert die vorherrschende Meinung über diesen Parasiten das Verhalten und offenbart potenzielle Ziele für die Behandlung.
T. gondii infiziert den Menschen zwei verschiedene Möglichkeiten, aber eine Besondere avenue—die Exposition gegenüber Kot von infizierten Katzen macht es umgangssprachlich bekannt als „kitty litter Krankheit.“ Die andere form, in der Regel erworben durch den Verzehr von rohen oder undercooked Fleisch, zu entwickeln, wie die Gewebe der Zysten in der Muskulatur und im Gehirn seines Wirtes, wo, nach herrschender wissenschaftlicher Weisheit, es bleibt in einem Ruhezustand in der Lage die Reaktivierung, obwohl die Mechanismen, durch die es reaktiviert wird, unbekannt sind.
Nach Anthony Sinai Ph. D. von der University of Kentucky College of Medicine, das wirkliche Problem beginnt, wenn diese Parasiten wieder aktivieren im Gehirn, verursachen potenziell tödlichen toxoplasmic Enzephalitis. Tennis-Legende Arthur Ashe ist vielleicht die bekannteste person zu erliegen der Krankheit.
„Reaktivierung im Rahmen der Immunsuppression, verursacht durch eine aktive HIV-AIDS, Chemotherapie oder Organtransplantation macht diese Gewebe Zysten tickende Zeitbomben im Gehirn,“ Sinai gesagt.
Für über 40 Jahre, die anerkannten wissenschaftlichen Vorstellung war, dass die Parasiten, die Ihren Wohnsitz in diesen Zysten waren inaktiv. Das primäre therapeutische Ziel, sagte der Berg Sinai, war die Reduzierung der Anzahl von Zysten oder zu verhindern, dass Sie zu reaktivieren. Das problem war, dass die bestehenden Behandlungen waren überhaupt nicht wirksam, und Methoden zum Bildschirm für neue Drogen war ineffizient und unproduktiv.
„Früher hatten wir einfach gezählt, die Anzahl der Zysten, mit Blick auf die Tatsache, dass jede Zyste hatte eine völlig unterschiedliche Anzahl von Parasiten enthalten,“ er sagte. Sinai wollte wissen, wie viele Parasiten enthielten, wurden in jeder Zyste, aber die Quantifizierung, dass die Daten für Dutzende von Zysten erfordern würde ein manuelles zählen, die er geschätzt, würde eine „qualifizierte, motivierte Techniker“ über eine Woche zu erreichen, mit deutlichem Potenzial für menschliche Fehler.
Dann, an einem campus treffen, Sinai erfüllt Abhijit Patwardhan, Ph. D., von der britischen College of Engineering, und erzählte ihm sein dilemma. Patwardhan entwickelt software für Sinai könnten quantifizieren, die Anzahl der Parasiten in einer Zyste in einem Bruchteil der Zeit—weniger als eine Stunde, und mit vollständige Genauigkeit.
Was mehr ist, sagte, Sinai-Halbinsel, die software zeigte, dass es viel mehr Vielfalt und Heterogenität innerhalb dieser Zysten, was auf etwas anderes im Gange war. Er führte das team zu Fragen, was war zu der Zeit ein „sehr ketzerische“ Frage: sind diese Parasiten eigentlich teilen, wenn Sie haben bisher als völlig ruhend?
„Abhijit zu erkennen begannen, Muster in den zahlen, die als Biologin war ich gern vorbei, aber wie ein Mathematiker und ein Ingenieur, die er sah“, sagt Sinai. „Dies war etwas, das wirklich einzigartig: wir waren auf der Suche auf die gleichen Daten und sehen völlig verschiedene Dinge, die waren eigentlich gebunden in einander.“
Wie zwei Puzzleteile, Sinai und Patwardhan sind die Standpunkte zusammengeführt, um neue Muster innerhalb der einzelnen Parasiten, die ergab, beispiellose Einblicke in die Physiologie. Diese, Sinai, sagte, war der Schlüssel zum Verständnis die basis für Resistenzen, Identifizierung neuer drug targets und die Freilegung der Mechanismen für die Reaktivierung.
Patwardhan sagte, seine „Glühbirne moment“, kam von einem unerwarteten Ort: der südliche Teil von Indien.
„Einige Strukturen innerhalb des Parasiten sehen aus wie Schnörkel, die erinnerte mich an die Malayalam-Schrift im südlichen Teil von Indien,“ sagte er. „Ich erkannte, dass dies die Herausforderung war wirklich nicht anders als die Ausbildung eines Computers zu erkennen, handschriftliche Skript.“
Patwardhan Arbeit zeigte, dass nicht nur waren diese Parasiten aktiv replizieren, aber Sie waren so mit einer Ebene der Komplexität, die niemand hatte zuvor geschätzt.
„Wir haben effektiv stellte sich die upside-down-Feld, wo Sie jetzt ist man wirklich gezwungen, zu überdenken, eine Menge von dem, was genommen wurde erteilt,“ über die Parasiten-Lebenszyklus, Sinai gesagt.
Die dogma-trotzt finden, und die Technologie Patwardhan geschickt angepasst, um Sie auszugraben—vorangetrieben wird, in eine computational modeling framework zu erlangen, prädiktive Einblicke in Infektion Fortschreiten, mit der ein erhebliches Potenzial zur Verbesserung der Behandlung von Strategien.
„Immunsupprimierten Patienten, die mit dem Parasiten infiziert werden müssen, auf die prophylaktische Medikamente im Fall der Parasit reaktiviert. Aber die Medikamente haben erhebliche Nebenwirkungen, die die Kniegelenke Behandlung compliance,“ Sinai gesagt.
„Wenn wir in der Lage vorherzusagen, Wann ein patient in Gefahr ist, können wir vielleicht die Behandlung einzustellen—erlauben es, die Patienten gehen auf eine Droge, Urlaub—, wenn die chance, die Parasiten zu reaktivieren, ist wirklich gering.“
Sinai-credits Patwardhan etwas anderen Sicht, als der Katalysator für diese neue wichtige Entdeckung.
„[Patwardhan] sah, Muster, niemand hatte auch vorausgesagt, vor fünf Jahren existierte, haben in der Tat existieren und genutzt werden können“, sagt Sinai. „Jetzt werden ein paar Schritte entfernt von dem anwenden zu können, die es möglicherweise in der klinischen Praxis, in der Erprobung neuer Medikamente, in Fahrt, wie die medikamentöse Behandlung geschieht, das ist wirklich erstaunlich.“
Patwardhan, sagte, dass die Sinai-Bereitschaft zur Infragestellung der vorherrschenden Weisheit in seinem Bereich war kritisch.
„Nicht viele Ermittler sind bereit, dies zu tun; es gibt professionelle Gefahr, die mit ihm kommt,“ Patwardhan sagte.