«Nos ha interesado la vida romántica del parásito criptosporidio durante algún tiempo», dice Boris Striepen, científico de la Escuela de Medicina Veterinaria de Penn.
criptosporodio es una de las principales causas de enfermedades diarreicas en niños pequeños en todo el mundo. El parásito intestinal contribuye a la mortalidad infantil y provoca desnutrición y retraso del crecimiento. La forma en que un parásito como este se reproduce y completa su ciclo de vida tiene un impacto significativo en la salud infantil.
«Es el producto del sexo del parásito, que es un agente infeccioso aquí, una espora, que se transmite por agua contaminada», dice Striepen. «Entonces, si rompes su capacidad para tener relaciones sexuales, romperías el ciclo de transmisión e infección».
En un nuevo artículo en PLOS BiologíaStriepen y sus colegas en su laboratorio abren nuevos caminos para comprender cómo criptosporidio se reproduce dentro de un huésped. El uso de una técnica de imagen avanzada permitió a los científicos observar todo el ciclo de vida en el laboratorio. Descubrieron que el parásito completa tres ciclos de replicación asexual y luego cambia directamente a formas sexuales masculinas y femeninas. Sus observaciones refutan una etapa intermedia que se introdujo en la década de 1970 y se alinean bien con la descripción original del médico y parasitólogo Edward Tyzzer, quien descubrió este patógeno hace más de un siglo.
«Lo que hemos mostrado contradice lo que se ve en la mayoría de los libros de texto actuales, incluida la descripción en el sitio web de los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades», dice Striepen. «Es realmente un ciclo de vida súper simple que se completa en un solo huésped en tres días y solo tiene tres caracteres: células asexuales, células masculinas y células femeninas».
Otros parásitos, como el parásito de la malaria. Plasmodioun «primo» de criptosporidio, tienen caminos más complicados y largos para seguir un ciclo de vida general similar. Mientras Cripto completa su ciclo de vida en un huésped, la mayoría de los parásitos de la malaria se mueven entre dos: un mosquito, donde ocurre la reproducción sexual del parásito, y un ser humano, donde ocurre su replicación asexual.
«criptosporidio es un gran modelo para estudiar el desarrollo de parásitos; se pueden ver pasos análogos a lo que sucede con el parásito de la malaria, pero es mucho más simple porque todo sucede durante solo tres días en un huésped, y podemos observarlo en cultivos celulares simples», dice Striepen.
En un trabajo anterior sobre criptosporidio, Striepen y sus colegas encontraron que la reproducción sexual parecía necesaria para que el parásito se moviera de un huésped para infectar a otro, pero también para mantenerse en un huésped durante la infección crónica. El bloqueo de la progresión del desarrollo y el sexo del parásito se presenta así como una estrategia para curar o prevenir la infección.
criptosporidio es un minúsculo parásito unicelular que invade y se reproduce dentro de las células del intestino de sus huéspedes. Para observar más de cerca lo que estaba sucediendo, los investigadores desarrollaron una técnica de imagen microscópica de células vivas para rastrear la progresión del parásito a lo largo de varios días en cultivos celulares. Usando ingeniería genética, agregaron una etiqueta fluorescente al núcleo de cada parásito, lo que les permitió observar la replicación del parásito en tiempo real y distinguir sus diferentes etapas del ciclo de vida.
Lo que vieron fue que los parásitos «cuentan hasta tres», dice Striepen. En lugar de responder a las señales ambientales, los parásitos siguieron un plan rígido incorporado. Después de infectar una cultura, el parásito pasó por tres ciclos de reproducción asexual. Cada ciclo tomó alrededor de 12 horas, durante las cuales el parásito estableció un hogar dentro de la célula huésped y se replicó dando como resultado ocho nuevos parásitos infecciosos. Luego se liberaron para infectar las células huésped circundantes.
Después de estas tres oleadas de amplificación, su destino cambia abruptamente y se convierten en gametos masculinos o femeninos, o células sexuales, en un proceso que también tomó alrededor de 12 horas. Al rastrear parásitos individuales y su descendencia, los investigadores no encontraron evidencia de una forma intermedia especializada asumida por muchos libros de texto, lo que demuestra un desarrollo directo.
Curiosamente, el parásito parecía comprometido previamente con su destino futuro y llevó ese plan de una célula huésped a la siguiente de una manera que aún no se comprende.
Los investigadores estaban intrigados al ver que los machos y las hembras surgen de las formas infecciosas liberadas de los mismos parásitos asexuales. «Uno de los aspectos realmente interesantes de la identidad sexual aquí es que no se hereda ni está integrado en el genoma, sino que es mucho más fluido», dice Striepen. «Hay una célula asexual que se divide en clones genéticamente idénticos, y luego esos clones de alguna manera se vuelven masculinos o femeninos sobre la marcha, lo que da como resultado una forma y un comportamiento celular dramáticamente diferentes».
La investigación futura se centrará en el mecanismo molecular del compromiso para comprender cómo se programa este ciclo de vida en la biología del parásito. Entender el ciclo de vida de criptosporidio es fundamental al pensar en cómo crear una vacuna o una terapia para la enfermedad, dice Striepen.
«Cómo las células toman decisiones y ejecutan planes de desarrollo es una de las preguntas más fundamentales en biología. criptosporidio ofrece un sistema manejable para comprender mejor este mecanismo en los parásitos. Con suerte, podemos obtener conocimientos que contribuyan a la comprensión de la criptosporidiosis y la malaria y abran el camino hacia nuevas intervenciones que se necesitan con urgencia para estas importantes enfermedades».
Boris Striepen es profesor Mark Whittier y Lila Griswold Allam de Microbiología e Inmunología en la Facultad de Medicina Veterinaria de la Universidad de Pensilvania.
Los coautores de Striepen fueron los miembros del laboratorio Elizabeth D. English, Amandine Guérin y Jayesh Tandel.
El estudio fue apoyado por subvenciones de los Institutos Nacionales de Salud a Striepen y una beca postdoctoral de la Organización Europea de Biología Molecular a Guérin.
