4D显微镜揭示疟原虫如何侵入红细胞

裂殖子诱导快速和局部的膜变形，使宿主细胞能够侵入。感染性裂殖子的内化需要宿主膜和细胞骨架的显着形态变化。以前的成像方法表明，寄生液泡膜 (PVM) 形成以允许寄生虫膜分泌到宿主膜中。但 PVM 形成的具体机制如何运作仍不清楚。

“更详细地了解寄生虫如何侵入红细胞可能会揭示阻止寄生虫生命周期这一阶段的新方法，这可能会导致急需的新疗法，”动态成像中心负责人 Kelly Rogers 博士解释说。在沃尔特和伊丽莎霍尔研究所 (WEHI) 的一份声明中。

由于动态 PVM 形成是在 10-20 秒内完成的，以前研究机制的方法是不够的。现在，来自澳大利亚 WEHI 的一个研究人员合作团队开发了一种使用晶格光片显微镜 (LLSM) 的方法，通过快速体积成像来跟踪寄生虫在入侵期间与宿主细胞膜的相互作用。

晶格光片显微镜是一种先进的成像技术，使研究人员能够以前所未有的细节实时观察细胞和器官。该团队开发了一种双摄像头系统，使他们能够以 4D 方式对恶性疟原虫入侵红细胞进行成像。该系统提供的体积数据具有高时空分辨率、更大的视野、更好的信噪比和更少的光漂白。物理学、工程学和生物学领域的专家共同努力实现了这种新方法。

“过去，为实验选择显微镜必须在捕获较低分辨率的视频(显示形状变化或运动等动态过程)和捕获更高清晰度的静止图像之间进行折衷，后者提供了更多细节细胞和分子正在发挥作用，”第一作者、WEHI 的晶格光片专家 Niall Geoghegan 博士说。“LLSM 使我们能够获得高分辨率的细胞视频，这改变了许多生物学研究领域的游戏规则。”

成像实验的结果表明，PVM 主要由红细胞膜形成，红细胞膜经历生物物理变化，并在整个入侵过程中不断重塑。这个过程开始于钙的流入，以及从寄生虫的顶端形成的大突起。

接下来，胆固醇在寄生虫-宿主界面积聚。胆固醇具有内在的负曲率，这可能有助于在内陷过程中稳定宿主膜上的大曲率。最后，PVM 是通过相对膜的半融合(双层融合)形成的。

Cindy Evelyn 说：“我们录制的视频显示了当寄生虫落在红细胞上，然后进入一个封闭的房间——称为液泡——的细胞时，‘推拉’的相互作用，它在那里生长和繁殖，” WEHI 动态成像中心的显微镜专家。“长期以来，该领域一直存在关于液泡来自寄生虫还是宿主细胞的争论。我们的研究解决了这个问题，揭示了它是由红细胞膜产生的。”

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