Myggans immunsystem kartläggs i kampen mot malaria

Forskare från Umeå och USA har gjort den första kartläggningen över immunceller hos mygga för att förstå hur myggor bekämpar malaria och andra infektioner. De har upptäckt en sällsynt celltyp som kan vara involverad i att begränsa malariainfektion samt identifierat molekylvägar som är involverade i att kontrollera malariaparasiten.

Det är forskare från Umeå universitet, the Wellcome Sanger Institute, och the National Institutes of Health (NIH), USA, som utfört studien.

Avslöja nya sätt att bryta överföringskedjan

– Våra resultat ger möjlighet att avslöja nya sätt att bryta kedjan för malariaöverföring och förhindra mygg från att sprida malariaparasiten till människor. Kartläggningen kommer också att vara en värdefull resurs för forskare som försöker förstå och kontrollera andra myggburna sjukdomar som denguefeber eller zika, säger Oliver Billker, professor på forskningscentrumet Molecular Infection Medicine Sweden (MIMS) vid Umeå universitet.

Malaria är en livshotande sjukdom som drabbar mer än 200 miljoner människor världen över årligen och orsakade uppskattningsvis 405 000 dödsfall 2018, varav majoriteten var barn under fem år. Sjukdomen orsakas av Plasmodium-parasiter, som sprids via bett av honkönade Anopheles-myggor. Att bryta överföringen från människa till mygga till människa igen är nyckeln till att minska spridningen av malaria.

Dubbelt så många immunceller

Myggans immunsystem styr hur insekten kan tolerera eller överföra parasiter eller virus, men mycket lite är känt om de exakta celltyperna som är involverade. I denna första djupgående studie av immunceller hos mygga studerades två typer av myggor: Anopheles gambiae, som överför malaria, och Aedes aegypti, som bär de virus som orsakar infektionerna denguefeber, chikungunya och zika.

Med hjälp av encellstekniker analyserade forskarna mer än 8 500 individuella immunceller för att se exakt vilka gener som var påslagna i varje cell och identifierade specifika molekylära markörer för varje unik celltyp. Teamet upptäckte att det fanns minst dubbelt så många typer av immunceller än vad som tidigare varit känt. De använde markörerna för att hitta och kvantifiera dessa celler i cirkulation, eller i tarmen och andra delar av myggan. De kunde sedan följa hur Anopheles-myggor och deras immunceller reagerade på infektion med Plasmodium-parasiten.

Celltyp med namn megacyte

En tidigare studie från NIH-teamet har visat att en process kallad immune priming kan begränsa myggans förmåga att överföra malaria genom att aktivera myggans immunsystem att framgångsrikt bekämpa parasiten.

I denna studie upptäckte forskarna att en av de nyligen upptäckta immuncelltyperna hade höga nivåer av en nyckelmolekyl som behövs för immune priming, och kan vara involverad i den processen.

– Detta är första gången vi kan se att en specifik celltyp i mygga är inblandad i att reglera kontrollen av malariainfektion, och det är en riktigt spännande upptäckt! Denna sällsynta men viktiga och stora celltyp, som vi har gett namnet megacyte, verkar slå på ytterligare immunrespons mot Plasmodium-parasiten. Vi måste nu utföra ytterligare studier för att validera detta och bättre förstå dessa celler och deras roll, säger professor Oliver Billker.

Granulocyterna ökar vid malariainfektion

Forskarna visar vidare att specifika typer av immunceller – granulocyter – ökade i antal som respons på infektion, och avslöjade att en del av dessa kunde utvecklas till andra slags immunceller. De upptäckte också att immunceller i myggens tarm och andra vävnader aktivt rekryteras till cirkulationen för att bekämpa infektioner efter att ha legat vilande i fettkroppen nära andningsorganen på myggan.

– Myggor verkar ha en ideal form av immunitet mot parasiter som malaria; tillräckligt med immunitet mot infektionen så att den inte dödar myggan men inte tillräckligt för att ta bort parasiten. Vår kartläggning erbjuder en viktig plattform för ytterligare forskning, som kan avslöja sätt att modifiera myggens immunrespons för att bryta sjukdomskedjan, säger Sarah Teichmann, Wellcome Sanger Institute i USA.

Vetenskaplig artikel:

Mosquito cellular immunity at single-cell resolution. Science 28 Aug 2020. Gianmarco Raddi, Ana Beatriz F. Barletta, Mirjana Efremova, Jose Luis Ramirez, Rafael Cantera, Sarah A. Teichmann, Carolina Barillas-Mury, Oliver Billker

Kontakt:

Oliver Billker, MIMS, Institutionen för molekylärbiologi vid Umeå universitet, oliver.billker@umu.se