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Trickreich, schnell und hemmungslos

23. Oktober 2018

Das bizarre Leben der Malariaparasiten

Jährlich sterben circa 445.000 Menschen an Malaria – und trotz intensiver Forschung ist es immer noch nicht gelungen, eine wirkungsvolle Waffe gegen den Erreger – den Einzeller Plasmodium – zu finden. Der Grund dafür ist, dass Plasmodium auf besonders trickreiche Weise unserem Immunsystem ausweicht und innerhalb kurzer Zeit gegen Medikamente resistent werden kann. Bei der Suche nach neuen Strategien gegen die Tropenkrankheit könnte sich jedoch genau die einzigartige Biologie dieses rätselhaften Lebewesens als Ansatzpunkt für neue Therapien herausstellen, wie Wissenschaftler des Heidelberger Zentrums für Infektiologie zur Zeit erforschen.

Plasmodium baut menschliche Zellen für seine Zwecke um: In einer wichtigen Phase seines komplizierten Lebenszyklus befällt Plasmodium rote Blutkörperchen, deren Hauptaufgabe der Sauerstofftransport im Blut ist. Bedauerlicherweise – aus Sicht des Parasiten – sind rote Blutkörperchen nicht gerade die bequemsten Wirtszellen; sie sind arm an Nährstoffen und werden ständig in der Milz auf Schäden kontrolliert. Um zu überleben, exportiert der Parasit hunderte von eigenen Eiweißen in seine Wirtszelle. Gelänge es, diese Transportwege zu unterbinden, wäre das Risiko deutlich geringer, eine schwere Malaria zu entwickeln.

Auf der Überholspur: Nach dem Stich einer Mücke bewegen sich Malariaparasiten zehnmal schneller durch die Haut als Immunzellen, deren Aufgabe es eigentlich wäre, derartige Krankheitserreger einzufangen. Der Grund liegt im Aktin, einem für die Struktur und Fortbewegung von Zellen wichtigen Protein. Heidelberger Forscher entdeckten nun, dass das Parasiten-Protein in bestimmten Abschnitten anders als das klassische Aktin der Säugetiere aufgebaut ist. Diese Ergebnisse könnten jetzt verwendet werden, um chemische Verbindungen zu entdecken, die selektiv auf das Parasiten-Aktin zielen, und so den gesamten Parasiten effektiv stoppen.

„Beim Malariaparasiten können aus einer Zelle zwischen 20 und 10.000 Tochterzellen entstehen.“

Prof. Dr. Jude Przyborski, Abteilung Parasitologie des Zentrums für Infektiologie

Auch auf dem Trocknen unheimlich gut: Mücken übertragen den Parasiten von infizierten auf gesunde Menschen – aber ohne Gewässer gibt es keine Mücken. Deshalb ist nur die Regenzeit in tropischen Ländern auch die Zeit der Malaria-Ausbrüche, denn nur dann können sich die Überträgermücken der Gattung Anopheles massenhaft vermehren. Doch wie überbrückt der Parasit die Trockenzeit? Anscheinend gelingt es ihm auf noch ungeklärte Weise, sich während dieser klimabedingten „Durststrecke“ so zu verändern, dass die Malaria-Infektion bei den menschlichen Wirten keine Beschwerden verursacht oder diese gar sterben. Vieles deutet darauf hin, dass er dazu das Ablesen seiner Gene verändert, was ein weiterer Ansatzpunkt für die Forschung ist.

Hemmungslose Vermehrung: Wenn eine mit Malariaerregern infizierte Anopheles-Mücke einen Menschen sticht, werden dabei nur sehr wenige Parasiten übertragen. Deshalb ist es für Plasmodium wichtig, sich vor und nach einem Stich möglichst stark zu vermehren. Typischerweise teilt sich eine menschliche Zelle in zwei Tochterzellen. Beim Malariaparasiten können hingegen aus einer Zelle zwischen 20 und 10.000 Tochterzellen entstehen. Solche Vermehrungsraten sind beispiellos im Organismenreich und könnten ebenfalls Ziel neuer Behandlungsstrategien sein – vor allem, wenn es gelingt, dafür verantwortliche Proteine zu entdecken, die es im Menschen nicht gibt.

Prof. Dr. Jude Przyborski und Dr. Markus Ganter von der Abteilung Parasitologie des Zentrums für Infektiologie haben die faszinierende Lebensweise des Malaria-Parasiten ausführlich als Titelgeschichte des deutschsprachigen Wissenschaftsmagazins „Biologie in unserer Zeit“ beschrieben. Claudia von See

Die >> Titelgeschichte in „Biologie in unserer Zeit“ ist für unsere Leserinnen und Leser bis Mitte November 2018 mit freundlicher Genehmigung des Verlages Wiley Blackwell online frei zugänglich.

Zur Grafik: Je nach Entwicklungsstadium hat der einzellige Parasit Plasmodium eine sichelförmige Gestalt. Grafik: Adobe Stock

>> Hintergrund

  • Nach mehreren erfolgreichen Jahren der Malariabekämpfung stieg zwischen 2015 und 2016 die Anzahl der Fälle wieder von 211 auf rund 216 Millionen an.
  • Im Jahr 2016 starben circa 445.000 Menschen an Malaria. Kinder unter fünf Jahren sind besonders schwer betroffen, da ihr Immunsystem nicht genügend Schutz bietet.
  • Malaria hat auch schwere Folgen für die wirtschaftliche Entwicklung der betroffenen Länder. Sie verringert das Wirtschaftswachstum um geschätzt 1,3 Prozent pro Jahr im Vergleich zu malariafreien Regionen.
  • Dahinter verbirgt sich ein Teufelskreis: Die Länder, die besonders dringend Anti-Malaria-Kampagnen benötigen, sind auch die, die es sich am wenigsten leisten können.  

 

Kurzmeldungen aus der Forschung

Katheterbehandlung auch bei größeren Schlaganfällen?

Bestimmte Lungenerkrankungen, beispielsweise Vernarbungen des Lungengewebes (Lungenfibrose), könnten eine Spätfolge von Typ-2-Diabetes sein. Darauf deutet eine gemeinsame Studie des Deutschen Zentrums für Diabetesforschung (DZD) und des Deutschen Zentrums für Lungenforschung (DZL) unter Federführung des UKHD hin. Das Forscherteam unter der Leitung von Dr. Stefan Kopf untersuchte unter anderem die Lungenfunktion bei Patienten mit Typ-2-Diabetes, Patienten mit einer Vorstufe des Diabetes und Menschen ohne Diabetes: Bei den Langzeit-Diabetikern traten Atemnot und sogenannte restriktive Lungenerkrankungen signifikant häufiger auf als in der Kontrollgruppe – mehr als ein Viertel (27 Prozent) von ihnen war betroffen. Die Empfehlung der Forscher: Bei Patienten mit Diabetes und Atemnot sollte vorsichtshalber regelmäßig die Lunge gecheckt werden.

Bluttest bei Hirntumor: ein Marker für Diagnose und Therapie?

Mit Hilfe eines neuen Enzymtests lässt sich besser als bisher vorhersagen, ob Patienten mit einer chronisch lymphatischen Leukämie von einer Standard-Chemoimmuntherapie profitieren können oder eher eine andere, teurere Behandlung erhalten sollten. Mit der Methode, von Wissenschaftlern um Dr. Georg Gdynia vom Pathologischen Institut und Dr. Leopold Sellner von der Medizinischen Klinik V unter dem Dach der Klinikums-Ausgründung EnFin GmbH entwickelt, wird die Aktivität bestimmter Schlüsselenzyme des Tumorstoffwechsels bestimmt. Eine erste klinische Studie zeigte, dass sich so fast sechsfach mehr Patienten, die von einer Standardtherapie voraussichtlich nicht profitieren, herausfinden lassen als es bisher mit einer genetischen Analyse alleine möglich ist. Die Forscher rechnen mit Zulassung bis zum Ende des Jahres.

Enzymtest unterstützt Therapiewahl bei Leukämie

Hirntumoren sind im Schädel häufig schlecht zugänglich, aber es gelangen Bruchstücke ihres genetischen Materials in den Blutkreislauf. Diesen Bruchstücken wichtige Informationen für die Diagnose und die Therapie zu entlocken, ist Ziel eines Forschungsprojekts unter Leitung von Privatdozent Dr. Felix Sahm, Neuropathologe an UKHD und DKFZ. Gefördert wird das Projekt in den kommenden drei Jahren von der Sibylle Assmus-Stiftung mit 10.000 Euro. Konkret geht es um die Entwicklung eines Bluttests für einen neuen diagnostischen Marker, der möglicherweise gleichzeitig die passende Therapie anzeigt: Findet sich in den im Blut zirkulierendem Erbgut-Fragmenten der Hinweis auf eine spezielle Mutation, kennzeichnet dies den Hirntumor als Meningeom einer bestimmten Untergruppe, die auf ein derzeit in klinischen Studien eingesetztes Krebsmedikament ansprechen könnte.

Häufiger Lungenerkrankungen bei Typ-2-Diabetes

Bei einer Thrombektomie lassen sich Blutgerinnsel nach einem Schlaganfall mit Hilfe eines speziellen Katheters aus dem Gehirn entfernen. Eine europaweite Studie – koordiniert von der Abteilung für Neuroradiologie am UKHD – untersucht nun, ob auch Patienten mit mittelschweren Schlaganfällen von dem Verfahren profitieren können. Bislang wird diese Therapie in spezialisierten Zentren nur dann regelmäßig eingesetzt, wenn ein Schlaganfall noch keinen größeren Schaden am Gehirn verursacht hat. Andernfalls besteht die Standardtherapie bislang in der Gabe von Medikamenten, die die Blutgerinnung beeinflussen. An dem Forschungsprojekt beteiligen sich 40 Zentren in acht Ländern, es sollen mehr als 700 Patienten einbezogen werden. Die Studie wird mit 6 Millionen Euro von der Europäischen Union gefördert.

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