皮膚穿孔性線虫における宿主探索と感染性の化学感覚メカニズム

Chemosensory mechanisms of host seeking and infectivity in skin-penetrating nematodes.

• Spencer S Gang
• Michelle L Castelletto
• Emily Yang
• Felicitas Ruiz
• Taylor M Brown
• Astra S Bryant
• Warwick N Grant
• Elissa A Hallem

抄録

世界では約 8 億人が 1 種以上の皮膚貫通型線虫に感染しています。これらの寄生虫は、発育が停止した第三期感染性幼虫（iL3s）として環境中に生息し、宿主が発する合図に向かって移動し、宿主の皮膚に接触し、皮膚に侵入する。本研究では、皮膚を貫通する線虫において、化学感覚がどのようにして宿主の探索と活性化を駆動しているかを調べた。その結果、iL3sの嗅覚嗜好は、自由に生きている成虫の嗅覚嗜好とは大きく異なることが明らかになり、これがiL3sへの宿主探索を制限している可能性がある。また、ヒトに寄生する糸状虫と鉤虫の嗅覚嗜好は非常に異なっており、これら2種が異なる戦略でヒトをターゲットにしている可能性が示唆された。CRISPR/Cas9を介した遺伝子の突然変異誘発により、iL3は宿主から放出された嗅覚物質への吸引力を無効化し、活性化を阻害することが明らかになった。この結果は、iL3の宿主探索と感染における化学感覚の重要な役割を示唆するものであり、これらのプロセスを支える分子機構の解明につながるものである。

Approximately 800 million people worldwide are infected with one or more species of skin-penetrating nematodes. These parasites persist in the environment as developmentally arrested third-stage infective larvae (iL3s) that navigate toward host-emitted cues, contact host skin, and penetrate the skin. iL3s then reinitiate development inside the host in response to sensory cues, a process called activation. Here, we investigate how chemosensation drives host seeking and activation in skin-penetrating nematodes. We show that the olfactory preferences of iL3s are categorically different from those of free-living adults, which may restrict host seeking to iL3s. The human-parasitic threadworm and hookworm have highly dissimilar olfactory preferences, suggesting that these two species may use distinct strategies to target humans. CRISPR/Cas9-mediated mutagenesis of the gene abolishes iL3 attraction to a host-emitted odorant and prevents activation. Our results suggest an important role for chemosensation in iL3 host seeking and infectivity and provide insight into the molecular mechanisms that underlie these processes.