1.疟疾流行现状
疟疾是疟原虫经媒介按蚊传播引起的一种广泛流行的严重威胁人类健康的传染性寄生原虫疾病。根据世界卫生组织（WHO）发布的2024年全球疟疾报告，2023年全球范围的疟疾病例约为2.63亿例，因疟疾而死亡的人数达59.7万[1]。由于疟原虫对抗疟疾药物的耐药性以及蚊虫对杀虫剂的抗药性不断产生和扩散，加之全球气候变化和高效疟疾疫苗的缺乏，导致疟疾的防治形势依然十分严峻。我国虽于2021年通过了WHO消除疟疾认证[2]，但由于与我国接壤的部分国家疟疾流行情况复杂，特别是云南中缅边境缅甸一侧疟疾疫情出现暴发式增长态势，我国同时面临经航空器跨国境和经陆地邻国跨边境输入疟疾与继发传播的风险。
2.理解疟原虫有性发育的重要性
疟原虫的生活史比较复杂，以恶性疟原虫为例，其发育需要人和按蚊2个宿主，在人体内的发育分为肝期(红外期)、无性红细胞内寄生阶段(红内期)和有性发育的前段配子体阶段；在按蚊胃内完成有性生殖，雌、雄配子结合形成合子，进一步转化为动合子并在蚊胃弹性纤维膜下形成卵囊，最终产生大量子孢子。在温度降低、碱性环境及配子激活因子(如黄尿酸)作用下，配子体外围的内膜复合物结构被分解，进而向后发育为雌、雄配子。疟原虫在宿主体内经历了复杂的生命周期，其中性发育阶段是疟疾传播的关键环节。性发育阶段产生的配子体可以在蚊子体内继续发育，最终导致疾病的传播。由于缺乏对疟原虫生长的分子机制的了解，极大地限制了抗疟药的发展，因此，阐明疟原虫发育的分子机制非常重要[3]。而到目前为止，大多数临床使用和研究阶段的抗疟药都针对无性血液阶段，传播阻断药物的应用和研究缺乏且不足[4]。因此，理解性发育的分子机制对于控制疟疾传播具有重要意义。同济大学张青锋等团队研究揭示了m5C修饰与配子体发育相关，NSUN2同源物在m5C修饰中起主要作用。m5C修饰可能通过稳定mRNA转录本，在疟原虫性发育和蚊虫感染阶段发挥重要作用。未来对疟原虫性承诺等有性生殖相关阶段的进一步研究，有望为阻断疟疾传播提供新的分子靶点和思路。
3.疟疾传播阻断疫苗的研究
传播阻断疫苗是防控疟疾的可行方法之一，其原理是借助疟原虫有性发育阶段的表面抗原免疫机体，产生特异性抗体，当蚊虫吸食含抗体血液时，可阻断疟原虫在蚊虫体内的有性发育和孢子增殖，进而阻断疟原虫在人与人之间传播。部分传播阻断疫苗（Pfs25-EPA/Alhydrogel®)已进入人体临床试验阶段，靶向配子体表面抗原的Pfs230和Pfs48/45疫苗正准备开展临床试验[5]。此外，基于有性发育阶段重要蛋白Pb37和Pb33制备的重组疫苗，免疫小鼠后能有效阻断疟原虫在按蚊体内有性发育，使卵囊产量显著下降[6]。但是，有性发育阶段相关疫苗和药物的研发还处于研究阶段，数量较少，效果参差不齐，距离实际应用还有一定距离。
在性别决定机制方面，有研究表明PfArid是调控疟原虫性别决定的关键蛋白，部分配子从无性周期分化时的性别或受其调控。由于单倍体疟原虫缺乏性染色体，阻碍了对有性转化和性别决定时机的研究[7]。一直以来，性别决定发生的时间始终存在争论。性别决定可能与有性转化同时发生[8]，也可能在有性转化以后发生。现有发现仍不足以完全揭示疟原虫是如何从无性发育过度到有性发育，未来还需继续探索疟原虫进行有性发育的具体分子机制，以推动此阶段疫苗和药物的研发。
4.AP2-G转录因子的研究现状
目前已发现许多基因调控蛋白在疟原虫有性分化、性别决定、配子体发育和配子发生过程发挥作用，但仍有许多问题需要阐明。研究显示疟原虫的有性发育受转录调控，其中疟原虫转录调控因子ApiAP2家族成员AP2-G是配子体发生的关键调节因子之一。AP2结构域最初在植物中被发现，是长度约为60个氨基酸的DNA结合结构域，在植物中，转录因子AP2家族是最大的家族之一，在发育调控和应激反应中发挥着关键作用。疟原虫含有26～27个ApiAP2因子，每个因子含有1～3个AP2结构域[9]。ApiAP2家族介导的转录调控机制因其具有结合多种不同基序的能力而更复杂。ApiAP2家族功能和机制的研究均表明，ApiAP2蛋白在疟原虫生活周期的多个阶段特异性地调控基因转录[10-12]。若条件性敲除该基因，会致使P.berghei无法进入有性发育阶段。而对于AP2-G2缺失的疟原虫，尽管能够从无性阶段分化至有性阶段，却在展现出性别特异性特征之前就停止了进一步发育。此外，M.Yuda等人开展的实验揭示了一个关键信息，即在配子细胞发生的初始阶段，整体转录抑制是疟原虫性发育过程中的重要步骤[13]。而AP2家族转录因子AP2-FG在伯氏疟原虫雌性配子细胞发育中起关键作用，通过控制雌性特异性基因表达，促进早期配子细胞向成熟雌性分化[14]。袁晶课题组发现雌配子体转录抑制因子AP2-O3，其特异表达并定位于雌配子体细胞的细胞核，缺失会阻断疟原虫按蚊传播，致使雌配子体性别特异的转录组紊乱，揭示了转录因子调控配子体性别决定的关键机制[15]。A.I.Abdi等人研究发现，疟疾寄生虫会根据传播强度调整繁殖与传播策略：在高传播环境中，寄生虫“投资”复制；而在低传播环境中，寄生虫增加对传播的“投资”，表现为AP2-G和Pfsir2a基因转录水平升高。宿主炎症反应和营养状态（如LPC水平）的变化可能是触发寄生虫适应性转换的关键因素。这些结果揭示了疟疾寄生虫的动态适应机制，对疟疾控制和消除具有重要意义[16]。同时，GabrielleA.Josling等人揭示了PfAP2-G（属于ApiAP2家族）通过动态结合配子体和无性发育相关基因的启动子，调控寄生虫的性承诺和配子体发生。其与PfAP2-I的相互作用和对侵袭基因的调控揭示了其在寄生虫生命周期中的复杂功能，可能增强DNA结合能力并激活基因转录，为开发新型抗疟策略提供了重要理论基础[17]。近期，国内相关研究发现，组蛋白去乙酰化酶PfHDA1和PfHDA2具备负向调节配子体生成的功能，其基因缺失会使PfAP2-G上调，进而引发配子体相关基因上调以及配子体数量增多[18]。
此外，PbAP2-G2作为转录因子AP2-G的下游基因，在疟原虫发育过程中具有重要作用。敲除PbAP2-G2对疟原虫有性转化没有影响，但会使成熟配子体数量显著减少[18]。染色质免疫共沉淀测序分析发现，PbAP2-G2的靶基因约占整个基因组的30%，大多为疟原虫无性增殖所必需[19]。敲除PbAP2-G2会导致大量基因转录上调，其中约70%是PbAP2-G2的预测靶基因。这一系列结果说明，PbAP2-G2在疟原虫发育过程中扮演转录抑制因子的角色，它能够阻碍疟原虫的无性增殖循环，同时促进疟原虫向有性阶段转化。基于以上已有研究，本课题组通过构建疟原虫的AID系统来调控AP2-G蛋白水平，以期探索疟原虫有性生殖的可控性调控方法，为疟原虫的有性发育研究和疟疾疫苗研发提供新技术。
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