Novel cell-based assays identify new metabolic targets to block Plasmodium falciparum transmission

La forma più pericolosa e mortale di malaria nell’uomo è causata dal parassita Plasmodium falciparum. Il parassita è trasmesso all’uomo dalla femmina della zanzara del genere Anopheles, che inietta gli sporozoiti nel sangue durante il suo pasto di sangue. Queste forme extracellulari migrano velocemente nel fegato attraverso il circolo ematico. Ogni sporozoita che invade un epatocita si divide mitoticamente e si differenzia in migliaia di merozoiti epatici che, rilasciati, invadono gli eritrociti, originando il ciclo asessuato intraeritrocitario. Questo ciclo, della durata di circa 48 ore, è responsabile dei sintomi clinici causati dall’infezione del parassita malarico. Nel sangue, alcune forme intra-eritrocitiche si differenziano, con un meccanismo ancora poco conosciuto, in gametociti maschili e femminili, le forme sessuali del parassita. All’interno dell’eritrocita, il parassita che ha intrapreso il differenziamento sessuale si sviluppa attraverso cinque stadi di maturazione che complessivamente durano circa 12 giorni. I gametociti maturi (stadio V), se risucchiati dalla zanzara Anopheles durante il suo pasto di sangue, si sviluppano in gameti all’interno del suo stomaco. Dalla fusione di un gamete femminile e uno maschile si forma uno zigote, il quale si differenzia in un oocinete che attraversa la parete dello stomaco e si trasforma in oocisti nell’emocele dell’insetto. Da questa oocisti sono rilasciati gli sporozoiti che migrano nelle ghiandole salivari e che verranno poi inoculati nell’ospite umano al successivo pasto di sangue. I gametociti di P. falciparum sono i responsabili della trasmissione del parassita dall’ospite umano alla zanzara. Tutti i farmaci ad oggi conosciuti sono utilizzati per curare i sintomi della malattia e quindi sono volti a eliminare le forme asessuate del parassita; l’unico farmaco ad oggi utilizzato contro i gametociti maturi di P. falciparum è la primachina. La carenza di farmaci contro i gametociti è in parte dovuta alla mancanza di un saggio cellulare veloce, quantitativo e riproducibile in grado di testare l’effetto di diverse librerie di composti sui gametociti. In parte l’assenza di tali saggi è dovuta al fatto che i gametociti maturi di P. falciparum sono stati fino ad oggi considerati cellule apparentemente quiescenti, con un metabolismo rallentato rispetto a quanto osservato per i parassiti asessuati e per i gametociti immaturi, rendendo difficile la misurazione dell’effetto di composti su questo stadio del parassita. Quest’ultima osservazione deriva dal fatto che i gametociti maturi sono spesso insensibili ai farmaci attivi contro le forme asessuate del parassita e contro i gametociti immaturi. Di conseguenza è necessario identificare vie metaboliche attive nei gametociti maturi come target per nuovi farmaci. Un’altra importante caratteristica dei gametociti di P. falciparum è la difficoltà nel valutare, tramite analisi morfologica, se siano vivi o morti dopo trattamento farmacologico in vitro. Nell’ambito di queste problematiche abbiamo sviluppato diversi saggi che abbiamo utilizzato per valutare la capacità di diversi composti di eliminare i gametociti. L'individuazione di nuovi farmaci o sinergie di farmaci capaci di agire contro i gametociti maturi di P. falciparum ha sottolineato l'esistenza di vie metaboliche attive in questi stadi, il cui studio approfondito può rappresentare un punto di partenza per lo sviluppo di nuovi trattamenti anti-trasmissione della malaria.