Analisi funzionale dei geni di patogenicità di Toxoplasma gondii

Toxoplasma gondii is an obligatory intracellular parasite that infects warm-blooded organisms and is the etiological agent of toxoplasmosis, zoonosis with transmission from infected animals to humans. Infections by the parasite take on a dangerous character in immunocompromised individuals, during pregnancy or after the reactivation of the tachyzoite form, where they can result in abortion, development of congenital defects, pneumonia or encephalopathy with even fatal results; most of the time, infections are asymptomatic in immunocompetent subjects. The penetration of the parasite into the host cells takes place thanks to a series of specialized structures, which constitute the apex complex, and a series of secretion proteins produced by micronemes, rhoptries and dense granules; the set of structures and secreted proteins helps to determine the degree of pathogenicity of the strain under consideration. Thanks to techniques based on genetic approaches of silencing, knockout or knockin, such as CRISPR-Cas9 or siRNA, functional analyzes of genes that are thought to be involved in the infection process are being carried out in recent years; thus allowing understanding of the role of the various genes in the pathological phenotype of the parasite. Three studies were conducted on functional analysis of GRA9, ROP9 and DHFR-TS. In the first two studies, functional analysis was performed by a gene knockout, responsible for the expression of GRA9 and ROP9, through the use of CRISPR-Cas9 technology. In the third study, a functional analysis by silencing the gene, responsible of the DHFR-TS expression, was conduced through the use of siRNA technology. This allowed to define the role of genes in the infection processes and the respective degree of importance, while also allowing the discovery of new therapeutic targets to control the infection and prevent or reduce the risk of developing toxoplasmosis.

Toxoplasma gondii è un parassita intracellulare obbligato, che infetta organismi a sangue caldo ed è l’agente eziologico della toxoplasmosi, zoonosi con trasmissione da animali infetti a uomo. Le infezioni da parte del parassita assumono un carattere pericoloso in soggetti immunocompromessi, durante la gravidanza o in seguito alla riattivazione della forma tachizoite, dove possono comportare aborto, sviluppo di difetti congeniti, polmoniti o encefalopatie con esito anche mortale; nei soggetti immunocompetenti la maggior parte delle volte le infezioni risultano essere asintomatiche. La penetrazione del parassita nelle cellule dell’ospite avviene grazie ad una serie di strutture specializzate, che costituiscono il complesso apicale, e da una serie di proteine di secrezione prodotte da micronemi, roptrie e granuli densi; l’insieme delle strutture e proteine secrete concorre a determinare il grado di patogenicità del ceppo in esame. Grazie a tecniche basate su approcci genetici di silenziamento, knockout o knockin, come CRISPR-Cas9 o siRNA, negli ultimi anni si sta effettuando l’analisi funzionale di geni che si pensano essere coinvolti nel processo di infezione; permettendo così la comprensione del ruolo dei vari geni nel fenotipo patologico del parassita. Tre studi sono stati condotti sull’analisi funzionale di GRA9, ROP9 e DHFR-TS. Nei primi due studi l’analisi funzionale è stata eseguita mediante un knockout del gene, responsabile dell’espressione di GRA9 e ROP9, attraverso l’uso della tecnologia CRISPR-Cas9. Nel terzo studio è stata condotta un’analisi funzionale mediante silenziamento del gene, responsabile dell’espressione di DHFR-TS, attraverso l’uso della tecnologia siRNA. Ciò ha permesso di definire l’effettivo ruolo dei geni nei processi di infezione ed il rispettivo grado di importanza, permettendo anche la scoperta di nuovi target terapeutici per controllare l’infezione e prevenire o ridurre il rischio di sviluppare la toxoplasmosi.