Schistosomiasis is a prevalent but neglected tropical disease caused by parasitic trematodes of the genus Schistosoma, with the primary disease-causing species being S. haematobium, S. mansoni, and S. japonicum. Male-female pairing of schistosomes is necessary for sexual maturity and the production of a large number of eggs, which are primarily responsible for schistosomiasis dissemination and pathology. Here, we used microarray hybridization, bioinformatics, quantitative PCR, in situ hybridization, and gene silencing assays to identify genes that play critical roles in S. japonicum reproduction biology, particularly in vitellarium development, a process that affects male-female pairing, sexual maturation, and subsequent egg production. Microarray hybridization analyses generated a comprehensive set of genes differentially transcribed before and after male-female pairing. Although the transcript profiles of females were similar 16 and 18 days after host infection, marked gene expression changes were observed at 24 days. The 30 most abundantly transcribed genes on day 24 included those associated with vitellarium development. Among these, genes for female-specific 800 (fs800), eggshell precursor protein, and superoxide dismutase (cu-zn-SOD) were substantially upregulated. Our in situ hybridization results in female S. japonicum indicated that cu-zn-SOD mRNA was highest in the ovary and vitellarium, eggshell precursor protein mRNA was expressed in the ovary, ootype, and vitellarium, and Sjfs800 mRNA was observed only in the vitellarium, localized in mature vitelline cells. Knocking down the Sjfs800 gene in female S. japonicum by approximately 60% reduced the number of mature vitelline cells, decreased rates of pairing and oviposition, and decreased the number of eggs produced in each male-female pairing by about 50%. These results indicate that Sjfs800 is essential for vitellarium development and egg production in S. japonicum and suggest that Sjfs800 regulation may provide a novel approach for the prevention or treatment of schistosomiasis.

Abstract Schistosomiasis is a serious parasitic infection caused by Schistosoma . The parasite deposits eggs in the host liver, causing inflammation that activates hepatic stellate cells (HSCs), which leads to liver fibrosis. Currently, there is no effective therapy for liver fibrosis; thus, treatments are urgently needed. Therefore, in the present study, mice infected with Schistosoma japonicum were treated with JQ-1, a small-molecule bromodomain inhibitor with reliable anti-tumor and anti-inflammatory activities. The fibrotic area of the liver measured by computer-assisted morphometric analysis and the expression levels of the cytoskeletal protein alpha smooth muscle actin (α-SMA) and of collagen assessed by quantitative PCR and immunohistochemistry were significantly decreased in the liver following JQ-1 treatment compared with vehicle-treated controls. Total RNA was extracted from the liver of JQ-1–treated Schistosoma -infected mice for RNA-sequencing analysis. Gene ontology and Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes analyses indicated that JQ-1 affected biological processes and the expression of cellular components known to play key roles in HSC transdifferentiation into myofibroblasts. In vitro treatment with JQ-1 of JS-1 cells, a mouse HSC line, indicated that JQ-1 significantly inhibited JS-1 proliferation but had no effect on JS-1 activity, senescence, or apoptosis. Western blot results showed that JQ-1 inhibited the expression of phosphorylated JAK2 and phosphorylated STAT3 without altering expression levels of these non-phosphorylated proteins. Taken together, these findings suggested that JQ-1 treatment ameliorated S. japonicum egg–induced liver fibrosis, at least in part, by suppressing HSC activation and proliferation through the inhibition of JAK2/STAT3 signaling. These results lay a foundation for the development of novel approaches to treat and control liver fibrosis caused by S. japonicum . Author summary When a host is infected with Schistosoma, a common parasite that affects more than a million people and hundreds of thousands of livestock, the parasite deposits eggs in the liver of the host. The eggs lead to liver inflammation, which activates stellate cells in the liver. These stellate cells generate most of the excessive extracellular matrix that replaces healthy liver parenchyma with fibrous tissue, causing liver fibrosis. Schistosoma japonicum causes the most severe liver damage of all the schistosome parasites. Therefore, inhibiting the activation of the liver stellate cells and removing the activated stellate cells are key strategies for treating liver fibrosis caused by this parasite. JQ-1 is a potent inhibitor of the BET family of bromodomain proteins and is structurally similar to inhibitors being tested in clinical trials for various types of cancers. Here we found that administering JQ-1 to mice infected with S. japonicum decreased the degree of liver fibrosis. JQ-1 inhibited the activation and proliferation of liver stellate cells by blocking the phosphorylation and thus the activation of JAK2 and STAT3 to achieve its therapeutic effects. Thus, this study provides insights into the development of new therapeutic strategies for Schistosoma -induced liver fibrosis.

Abstract Schistosomiasis is a serious and widespread parasitic disease caused by infection with Schistosoma japonicum . Because the parasite’s eggs are primarily responsible for schistosomiasis dissemination and pathogenesis, inhibiting egg production is a potential approach to control the spread and severity of the disease. The bromodomain and extra-terminal (BET) proteins represent promising targets for the development of epigenetic drugs against Schistosoma. JQ-1 is a selective inhibitor of the BET protein family. In the present study, JQ-1 was applied S. japonicum in vitro. By using laser confocal scanning microscopy and EdU incorporation assays, we showed that application of JQ-1 to worms in vitro affected egg laying and the development of both the male and female reproductive systems. JQ-1 also inhibited the expression of the reproductive-related genes SjPlk1 and SjNanos1 in S. japonicum . Mice infected with S. japonicum were treated with JQ-1 during egg granuloma formation. JQ-1 treatment significantly reduced the size of the liver granulomas and levels of serum alanine aminotransferase and aspartate aminotransferase in mice and suppressed both egg laying and the development of male and female S. japonicum reproductive systems in vivo. Moreover, the mRNA expression levels of some proinflammatory cytokines were decreased in the parasites. Our findings suggest that JQ-1 treatment attenuates S. japonicum egg– induced hepatic granuloma due at least in part to suppressing the development of the reproductive system and egg production of S. japonicum . These findings further suggest that JQ-1 or other BET inhibitors warrant additional study as a new approach for the treatment or prevention of schistosomiasis. Author summary Among neglected tropical diseases, schistosomiasis is a serious disease caused by infection with the parasite Schistosomiasis japonicum . Treatment of schistosomiasis is currently almost exclusively with praziquantel, which kills mainly adult parasites, with minimal effectiveness against immature schistosomes and eggs. However, the parasite’s eggs are primarily responsible for schistosomiasis dissemination and pathology. In addition, overuse of praziquantel in epidemic areas has led to drug resistance and a reduced cure rate. Thus, new parasite targets for the development of novel therapeutics are crucial. Here, we evaluated the potential of JQ-1, a bromodomain and extra-terminal protein inhibitor, to suppress the production of S. japonicum eggs. Application of JQ-1 to S. japonicum in vitro decreased the number of mature germ cells, the rates of oviposition, and the number of eggs produced in each male-female pairing. JQ-1 treatment of mice infected with S. japonicum ameliorated hepatic granuloma and decreased serum liver enzymes, suggesting improved liver function. These results indicate that JQ-1 inhibits reproductive development and egg production in S. japonicum , providing supporting evidence that JQ-1 warrants additional study for use as a novel approach in the prevention or treatment of schistosomiasis.