弓形虫是引起弓形虫病的寄生虫，据信感染了世界上多达三分之一的人口。其中许多人没有任何症状，但这种寄生虫可以潜伏多年，然后重新苏醒，在任何免疫功能低下的人身上引起疾病。

为什么这种单细胞寄生虫如此普遍，是什么引发了它的再次出现，这些问题引起了麻省理工学院生物学副教授、怀特黑德生物医学研究所成员塞巴斯蒂安·洛里多(Sebastian Lourido)的兴趣。在他的实验室里，研究正在揭示帮助寄生虫保持休眠状态的遗传途径，以及导致它从这种状态中爆发出来的因素。

洛里多说:“我的实验室的任务之一是提高我们操纵寄生虫基因组的能力，并在一定规模上做到这一点，使我们能够在各种情况下对许多基因甚至整个基因组的功能提出问题。”

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有一些药物可以治疗弓形虫感染的急性症状，包括头痛、发烧和心肺炎症。然而，一旦寄生虫进入休眠阶段，这些药物就不会对其产生影响。Lourido希望他的实验室的工作将为这一阶段带来潜在的新疗法，以及可以对抗类似寄生虫的药物，比如一种被称为巴贝斯虫的蜱传寄生虫，这种寄生虫在新英格兰变得越来越普遍。

“有很多人受到这些寄生虫的影响，而寄生虫学在最高水平的研究中往往没有得到应有的关注。把最新的科学进展、最新的工具和最新的概念带到寄生虫学领域是非常重要的，”Lourido说。

对微生物学的迷恋

当洛里多还是哥伦比亚卡利的一个孩子时，他就被母亲在考卡谷大学医学遗传学实验室的显微镜所看到的东西迷住了。他的父亲经营着家里的农场，也在政府工作，一度担任过临时州长。

洛里多说:“从我妈妈那里，我接触到了基因表达的概念以及遗传学对生物学的影响，我认为这确实激发了我早期对从基础层面理解生物学的兴趣。”“另一方面，我父亲从事农业，所以在环境如何塑造生物学方面还有其他影响。”

洛里多决定去美国上大学，部分原因是在21世纪初，哥伦比亚的暴力事件激增。他还想上一所文理学院，在那里他可以学习科学和艺术。他最后去了杜兰大学，在那里他主修美术和细胞与分子生物学的双学位。

作为一名艺术家，洛里多专注于版画和绘画。他特别喜欢的一个领域是石版印刷，这包括用油基油墨在大块石灰石上蚀刻图像，用化学物质处理图像，然后用大型印刷机将图像转移到纸上。

“我最后做了很多版画，我认为这吸引了我，因为它感觉像是一种利用不同技术和技术元素的表达方式，”他说。

与此同时，他在一个研究水蚤的生物实验室工作，水蚤是一种在淡水中发现的微小甲壳类动物，它帮助科学家了解生物是如何发展出新的特征来应对环境的变化的。在大学期间，他帮助开发了利用病毒将新基因引入水蚤的方法。当他从杜兰大学毕业时，洛里多决定投身科学而不是艺术。

“当我还是个大学生的时候，我真的爱上了实验室科学。我喜欢它所带来的自由和创造力，喜欢团队合作的能力和基于想法的能力，不需要完全重新发明整个系统，而是能够在更长的时间内开发它，”他说。

大学毕业后，洛里多在德国呆了两年，在马克斯·普朗克感染生物学研究所工作。在Arturo Zychlinksy的实验室里，Lourido研究了志贺氏菌和沙门氏菌两种细菌，这两种细菌可以导致包括腹泻在内的严重疾病。他在那里的研究有助于揭示这些细菌是如何进入细胞的，以及它们是如何修改宿主细胞自身的途径来帮助它们在细胞内复制的。

作为圣路易斯华盛顿大学(Washington University in St. Louis)的研究生，洛里多曾在几个实验室工作，专注于微生物学的不同方面，包括病毒学和细菌学，但最终与专门研究弓形虫的著名研究员戴维·西布利(David Sibley)合作。

洛里多回忆说:“在上研究生院之前，我对弓形虫没有太多的了解。“我对寄生虫学基本上一无所知，尽管我上了一些本科课程，这些课程坦率地非常肤浅地讨论了这个问题。我喜欢它的地方在于，这是一个我们所知甚少的系统，它与真核细胞的教科书模型如此不同。”

刚地弓形虫属于一种被称为顶复体的寄生虫，这是一种能引起多种疾病的原生动物。在感染人类宿主后，弓形虫可以躲避免疫系统数十年，通常在大脑或肌肉的囊肿中发现。洛里多发现这种有机体特别有趣，因为他在17岁时就被诊断出患有弓形虫病。他唯一的症状是腺体肿胀，但医生发现他的血液中含有针对弓形虫的抗体。

“令人着迷的是，在所有这些人中，大约占世界人口的四分之一到三分之一，寄生虫仍然存在。很有可能我身体的某个地方仍然有活的寄生虫，如果我的免疫功能受损，这将成为一个大问题。它们将开始以一种不受控制的方式复制，”他说。

变革性的方法

研究弓形虫的挑战之一是，这种生物的遗传与细菌或其他真核生物(如酵母和哺乳动物)的遗传非常不同。这使得通过突变或敲除基因来研究寄生基因功能变得更加困难。

由于这个困难，洛里多花了他整个研究生生涯的时间来研究几个弓形虫基因的功能。完成博士学位后，他在怀特黑德研究所(Whitehead Institute)成立了自己的实验室，并开始研究使用CRISPR基因组编辑技术在更大范围内研究弓形虫基因组的方法。

利用CRISPR，科学家可以系统地敲除基因组中的每个基因，然后研究每个缺失的基因如何影响寄生虫的功能和生存。

“通过CRISPR对弓形虫的适应，我们已经能够调查整个寄生虫基因组。这是一种变革，”洛里多说，他于2017年成为怀特黑德学院的成员和麻省理工学院的教员。“自2016年首次应用以来，我们已经能够发现耐药性和易感性的机制，追踪代谢途径，并探索寄生虫生物学的许多其他方面。”

通过基于crispr的筛选，Lourido的实验室已经确定了一种叫做BFD1的调节基因，这种基因似乎可以驱动寄生虫在宿主体内长期生存所需的基因表达。他的实验室还揭示了寄生虫在活跃状态和休眠状态之间转换所需的许多分子步骤。

洛里多说:“我们正在积极地研究环境输入是如何最终引导寄生虫向一个或另一个方向发展的。”“它们似乎优先进入某些细胞(如神经元或肌肉细胞)的慢性阶段，当营养条件适宜或宿主免疫力低下时，它们在急性阶段增殖得更旺盛。”