แอนติเจนของปรสิตและการผันแปรของแอนติเจน

แอนติเจนของปรสิตคือโมเลกุลที่ระบบภูมิคุ้มกันของโฮสต์จดจำได้ในระหว่างการติดเชื้อปรสิต และการผันแปรของแอนติเจนคือกลยุทธ์ที่ปรสิตหลายชนิดใช้ในการเปลี่ยนแปลงโมเลกุลเหล่านั้นอย่างเป็นระบบเพื่อหลีกเลี่ยงภูมิคุ้มกัน การผันแปรของแอนติเจนเป็นหนึ่งในสาเหตุสำคัญที่สุดที่ทำให้การติดเชื้อปรสิตคงอยู่และกลับมาเป็นซ้ำ และเป็นเหตุผลว่าทำไมวัคซีนป้องกันปรสิต เช่น ปรสิตมาลาเรียและทริปาโนโซมในแอฟริกาจึงพัฒนาได้ยากมาก

Definition

การผันแปรของแอนติเจนคือกระบวนการที่ปรสิตเปลี่ยนแปลงแอนติเจนที่แสดงต่อระบบภูมิคุ้มกันของโฮสต์อย่างเป็นระบบ โดยทั่วไปจะทำโดยการสลับการแสดงออกระหว่างยีนแอนติเจนพื้นผิวที่มีอยู่หลายชนิด เพื่อให้การตอบสนองทางภูมิคุ้มกันที่เกิดขึ้นกับแอนติเจนชนิดก่อนหน้าไม่สามารถจดจำปรสิตได้อีกต่อไป

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมลักษณะของแอนติเจนของปรสิต โดยเฉพาะอย่างยิ่งแอนติเจนพื้นผิวที่ผันแปร และกลไกทางพันธุกรรมและโมเลกุลที่ปรสิตโปรโตซัวใช้ในการสลับไปมาระหว่างแอนติเจนเหล่านี้เพื่อหลีกเลี่ยงการตอบสนองของแอนติบอดี โดยมีการเปรียบเทียบกับเชื้อโรคอื่น ๆ ที่ใช้กลยุทธ์ที่คล้ายกัน และถือว่าการผันแปรของแอนติเจนเป็นแนวคิดอ้างอิงในภูมิคุ้มกันวิทยาของปรสิต ไม่ใช่แนวทางทางคลินิก

Core questions

• โมเลกุลใดที่ทำหน้าที่เป็นแอนติเจนหลักที่ถูกจดจำในระหว่างการติดเชื้อปรสิต?
• ปรสิตสลับไปมาระหว่างแอนติเจนพื้นผิวที่ผันแปรได้อย่างไร?
• เหตุใดการผันแปรของแอนติเจนจึงทำให้เกิดการติดเชื้อเรื้อรังและกลับมาเป็นซ้ำได้?
• การผันแปรของแอนติเจนทำให้การพัฒนาวัคซีนซับซ้อนได้อย่างไร?

Key concepts

• แอนติเจนพื้นผิวของปรสิต
• แอนติเจนพื้นผิวที่ผันแปร
• ไกลโคโปรตีนพื้นผิวที่ผันแปร (VSG) ของทริปาโนโซม
• PfEMP1 และการสลับยีน var ใน Plasmodium falciparum
• ชุดยีนและการแสดงออกแบบเฉพาะเจาะจง
• คลื่นของปรสิตในกระแสเลือดที่ต่อเนื่องกัน
• ความหลากหลายของแอนติเจนและการหลบหนีวัคซีน

Mechanisms

ปรสิตหลายชนิดมียีนจำนวนมากที่เข้ารหัสแอนติเจนพื้นผิวที่ผันแปร และแสดงออกเพียงหนึ่ง (หรือสองสาม) ยีนในแต่ละครั้ง โดยสลับไปมาระหว่างยีนเหล่านั้น เพื่อให้แอนติบอดีที่มีประสิทธิภาพต่อแอนติเจนชนิดหนึ่งไม่สามารถต่อต้านแอนติเจนชนิดถัดไปได้ ทริปาโนโซมในแอฟริกาเปลี่ยนเปลือกไกลโคโปรตีนพื้นผิวที่ผันแปร (VSG) และ Plasmodium falciparum สลับการแสดงออกระหว่างยีน var ที่เข้ารหัสโปรตีนพื้นผิว PfEMP1 ซึ่งสร้างรูปแบบแอนติเจนที่ต่อเนื่องกันในระหว่างการติดเชื้อ (Deitsch, 2009; Crompton, 2014) การสลับเหล่านี้เกิดขึ้นผ่านการควบคุมการแสดงออกของยีนแบบเฉพาะเจาะจงทางพันธุกรรม (epigenetic) และกลไกการเปลี่ยนยีน (gene-conversion) และกลยุทธ์ที่เทียบเคียงกันนี้ยังถูกใช้โดยเชื้อแบคทีเรีย เชื้อรา และเชื้อโรคโปรโตซัวอื่น ๆ บางชนิด ซึ่งบ่งชี้ถึงการแก้ปัญหาที่บรรจบกันต่อปัญหาภูมิคุ้มกันที่อาศัยแอนติบอดี (Deitsch, 2009) การผันแปรของแอนติเจนมีปฏิสัมพันธ์กับการหลีกเลี่ยงภูมิคุ้มกันและการปรับภูมิคุ้มกันในวงกว้างขึ้น ซึ่งมีส่วนทำให้การติดเชื้อคงอยู่ (Maizels, 2003)

Clinical relevance

การผันแปรของแอนติเจนอธิบายถึงคลื่นของปรสิตในกระแสเลือดที่เกิดขึ้นซ้ำ ๆ ในโรคทริปาโนโซม ความยากลำบากในการได้รับภูมิคุ้มกันที่กำจัดเชื้อมาลาเรียได้อย่างสมบูรณ์ และเป็นอุปสรรคสำคัญต่อการพัฒนาวัคซีนป้องกันปรสิตที่มีแอนติเจนผันแปร บทความนี้อธิบายกลไกเหล่านี้เพื่อการอ้างอิงและการศึกษา และไม่ใช่พื้นฐานสำหรับการวินิจฉัยหรือการรักษาบุคคล

History

พื้นฐานโมเลกุลของการผันแปรของแอนติเจนได้รับการศึกษาครั้งแรกในทริปาโนโซมในแอฟริกา ซึ่งแสดงให้เห็นว่าการสลับเปลือก VSG เป็นตัวขับเคลื่อนคลื่นของปรสิตในกระแสเลือดที่ต่อเนื่องกัน งานวิจัยต่อมาเกี่ยวกับยีน var และ PfEMP1 ของ Plasmodium falciparum ได้ขยายแนวคิดนี้ไปยังมาลาเรีย และการวิเคราะห์เปรียบเทียบเปิดเผยว่าเชื้อโรคที่หลากหลายมีกลยุทธ์การผันแปรของแอนติเจนที่คล้ายกัน (Deitsch, 2009; Crompton, 2014)

Debates

ความหลากหลายของแอนติเจนเป็นอุปสรรคต่อวัคซีนป้องกันปรสิต

เนื่องจากปรสิตที่มีแอนติเจนผันแปรเป็นเป้าหมายที่เคลื่อนที่และหลากหลาย จึงมีการถกเถียงกันว่าวัคซีนป้องกันจะต้องมุ่งเป้าไปที่แอนติเจนที่คงที่หรือระยะที่ไม่ผันแปร แทนที่จะเป็นแอนติเจนพื้นผิวที่ผันแปรซึ่งเป็นตัวกระตุ้นการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันตามธรรมชาติหรือไม่

Key figures

• Kirk Deitsch
• Peter Crompton
• Rick Maizels

Seminal works

• deitsch-2009
• crompton-2014

Frequently asked questions

การผันแปรของแอนติเจนในปรสิตคืออะไร?

คือความสามารถของปรสิตในการเปลี่ยนแปลงแอนติเจนพื้นผิวที่ระบบภูมิคุ้มกันมุ่งเป้าหมาย โดยสลับไปมาระหว่างยีนที่ผันแปรหลายชนิด เพื่อให้แอนติบอดีที่สร้างขึ้นต่อแอนติเจนรูปแบบหนึ่งไม่สามารถจดจำปรสิตได้อีกต่อไป ทำให้ปรสิตสามารถคงอยู่ได้

เหตุใดการผันแปรของแอนติเจนจึงทำให้มาลาเรียและโรคนอนหลับรักษายากด้วยภูมิคุ้มกัน?

ปรสิตเช่น Plasmodium falciparum และทริปาโนโซมในแอฟริกาจะสลับแอนติเจนพื้นผิวอย่างต่อเนื่อง ทำให้เกิดคลื่นของการติดเชื้อที่ต่อเนื่องกันซึ่งนำหน้าการตอบสนองของแอนติบอดี ซึ่งเป็นสาเหตุสำคัญที่ทำให้วัคซีนที่มีประสิทธิภาพพัฒนาได้ยาก