伯氏疏螺旋體（Borrelia burgdorferi）這種細菌會導致萊姆病。由馬里蘭大學團隊領導的研究已經確定了節肢動物寄生蟲和宿主之間的第一個物種間信號通路，宿主動物血液中的分子觸發了寄生蟲的免疫和發育。研究表明，當蜱蟲以感染細菌的小鼠的血液為食時，小鼠免疫系統中的一種蛋白質會與蜱蟲細胞表面的受體結合，并向器官發出信號，使其迅速發育，在細菌本身開始感染蜱蟲之前就產生免疫反應。

這項研究于2023年1月13日發表在Science上，確定了抗蜱蟲疫苗或治療方法的潛在靶點，以防止萊姆病等傳染病的傳播。這些發現還為物種間生物分子相互依賴的進化提供了重要的新見解，并首次強調了免疫和動物發育的整合，以及所有植物和動物細胞用于感知和響應環境的古老細胞信號系統或通路的適應性。

“這種保守細胞信號通路的適應性靈活性令人驚訝，”該研究的資深作者、弗吉尼亞-馬里蘭獸醫學院的教授Utpal Pal說。“值得注意的是，這種存在于從海綿到人類的一切事物中的途徑是如此靈活，以至于它可以適應接受來自另一個遙遠物種的配體(結合分子)。每個人都擁有的這個工具正在以一種我們沒有想象到的方式使用。”

這一發現表明，其他細胞信號通路可能已經適應了其他生物的新用途，并指出了免疫學和分子生物學的一個新領域，未來的探索已經成熟。

Pal和他的同事在調查蜱蟲免疫時發現了這一發現，這是蜱蟲生物學中一個鮮為人知的領域。在他們最初的研究中，試圖了解蜱蟲免疫系統如何識別Borrelia，研究人員給蜱蟲喂食Borrelia感染的小鼠或未感染的小鼠的血液。比較兩組，他們發現被感染的血激活了蜱蟲體內的一種蛋白質，這種蛋白質通常在細胞內產生能量。該蛋白與一種稱為JAK/STAT的簡單信號通路有關，這種信號通路存在于所有多細胞生物中。

在所有的細胞信號通路中，一個特定的分子感知到環境中的某些東西，然后與細胞壁外的受體結合。這會在細胞內引發一連串的反應，打開或關閉特定的基因，并對感知到的外界刺激產生反應。

假設JAK/STAT由Borrelia觸發，研究人員分離出細菌，并將其直接注射到蜱蟲中，以觀察哪些分子與JAK/STAT受體結合。令人驚訝的是，細菌沒有激活JAK/STAT。為了找出原因，研究人員移除了來自受感染的小鼠血液的Borrelia細菌，并將“干凈”的血液喂給蜱蟲。JAK/STAT通路開始發揮作用。

研究人員發現，蜱蟲消化系統中的一種蛋白質是JAK/STAT受體，它已經進化到可以與細胞因子蛋白干擾素結合，這種干擾素是由感染了類似細菌的哺乳動物的免疫系統產生的包柔氏螺旋體．

研究人員還發現，JAK/STAT受體和途徑對蜱蟲的正常發育很重要，即使該途徑沒有被感染的血激活。當Pal和他的同事敲除產生JAK/STAT受體的表達基因時，蜱蟲長出了畸形的腿、口器和消化系統，無法進食并完成進一步生長的發育周期。

這些結果表明，在蜱中，JAK/STAT信號通路和蛋白質受體已經進化到將免疫與發育結合起來。細菌會與蜱蟲爭奪被感染宿主血液中的營養物質，所以當蜱蟲得到血被感染的信號時，快速生長是在細菌得到這些營養物質之前消耗掉這些營養物質的一種方式。實驗室實驗證實蜱蟲以來自受Borrelia感染的小鼠血液比那些以未受感染的小鼠血液為食的小鼠血液發育得更快。

Pal說:“理解這一途徑整合了免疫和發育，對預防蜱傳疾病傳播的潛在策略具有重要意義。因為如果你刪除這個途徑，口器畸形的蜱蟲就不能進食或傳播疾病。但讓我真正興奮的是，我們看到了這種早期預警系統，蜱蟲的免疫系統通過宿主的免疫反應而不是病原體本身間接檢測出病原體，加速了自身的發展。”

Dome1–JAK–STAT signaling between parasite and host integrates vector immunity and development