Malariaparasiten vor der Infektion aushebeln

EU-finanzierte Forscher arbeiten auf ein besseres Verständnis von Glykanen (Zuckerketten) hin, die an der Oberfläche des Malariaparasiten auftreten. Sie hoffen, dadurch herauszufinden, wie verhindert werden kann, dass die Krankheit überhaupt in die Blutbahn gelangt.

Grundlagenforschung

Gesundheit

Das Projekt SUGARBLOCK (Unraveling the protein glycosylation of Plasmodium falciparum is crucial for development of novel therapeutics against malaria) konnte Erkenntnisse zu bestimmten molekularen Veränderungen liefern, die an der Oberfläche des Malariaparasiten auftreten. Man hofft, über einen dieser Prozesse eines Tages eine Immunreaktion auslösen zu können, durch die sich die Krankheitsentstehung aufhalten lässt. „Hier bietet sich eine aussichtsreiche – und noch kaum erforschte – Grundlage für die Entdeckung von Zielstrukturen und Molekülen mit Impfstoff- und diagnostischem Potenzial dar“, so SUGARBLOCK-Projektkoordinator Professor Luis Izquierdo Lázaro vom Barcelona Institute for Global Health (ISGlobal) in Spanien. Der heilige Gral Wissenschaftler konnten zwar bereits nachweisen, dass eine Malaria-Impfung mit steriler schützender Immunität beim Menschen theoretisch möglich ist, doch bislang konnte lediglich ein kurzzeitiger Schutz vor klinischer Malaria bei 35-50 % der Geimpften erreicht werden. Die Krankheit führt nach wie vor zu jährlich 200 Millionen klinischen Fällen und mehr als 400 000 Todesfällen. „In endemischen Regionen entwickeln Individuen, die dem Parasiten unentwegt ausgesetzt sind, tatsächlich eine Immunität“, erklärt Izquierdo Lázaro. „Eine sterile Immunität – also die mangelnde Fähigkeit des Parasiten, Blutstadieninfektionen hervorzurufen – tritt allerdings nicht natürlich auf. Deshalb ist die sterile Immunität für Forscher auf diesem Gebiet zu einer Art heiligem Gral geworden, denn damit wäre der erste Schritt zur Eliminierung der Krankheit getan.“ Das SUGARBLOCK-Projekt widmete sich dem Vorhaben, die Forschung im Bereich der sterilen Immunität auf der Grundlage bestehender wissenschaftlicher Erkenntnisse zu vertiefen. Ein Aspekt davon ist die Bedeutung bestimmter Veränderungen von Zuckermolekülen (Glykosylierungen), die an der Oberfläche des malariaerregenden Parasiten auftreten. „Wir strebten eine vollständige Charakterisierung der Veränderungen an, die von Sporozoiten (d. h. in den Speicheldrüsen der Mücke angelagerten Zellen) exprimiert werden, die von der Mücke zur Leber wandern“, so Izquierdo Lázaro. „Ein zentraler Aspekt ist für mich das mangelnde Wissen über das Auftreten von Glykanen in „schwierigen“ Parasitenstadien wie etwa der Sporozoitenentwicklung.“ In der Leber vermehren sich die Sporozoiten dann und zerfallen schließlich zu den sogenannten Merozoiten. Diese dringen dann in die Blutbahn ein und infizieren das Individuum. „Ich bin zwar kein Immunologe, doch aus meiner Sicht besteht eine der Hauptaufgaben darin, zu bewirken, dass unser Immunsystem die Sporozoiten ‚erkennt‘ und darauf reagiert“, so Izquierdo Lázaro. “Doch vielleicht sind Sporozoiten so perfekt angepasst, dass sie dem Immunsystem entkommen und die Leber doch erreichen.” Ein Riss in der Rüstung Dennoch hofften Izquierdo Lázaro und sein Team, dass die Analyse von Glykanen eine Schwachstelle des Parasiten aufdecken könnte, die sich dann ausnutzen ließe, um die Sporozoitenentwicklung (und eine eventuelle Infektion der menschlichen Blutbahn) aufzuhalten. Dieser Ansatz würde der Methode gleichen, bei der Kohlenhydrat-Protein-Konjugate bereits erfolgreich als Impfstoff gegen bakterielle Infektionen eingesetzt wird. Dr. Ling Lee, der als Postdoc-Forscher im Rahmen eines Marie-Curie-Einzelstipendiums gefördert wurde, erledigte einen Großteil der Laborarbeit und erzielte erhebliche Fortschritte. „Er konnte die empfindlichen, mit Sporozoiten infizierten Speicheldrüsenproben erfolgreich reinigen“, so Izquierdo Lázaro. „Und obwohl es sich als äußerst schwierig erwies, ausreichendes biologisches Material sicherzustellen, gelang es Ling auch, Proteinanalysen der infizierten Drüsen durchzuführen. Eine der größten Herausforderungen war – und bleibt – es, ausreichende Mengen an Sporozoiten aus den Speicheldrüsen infizierter Mücken zu gewinnen, mit denen wir arbeiten können.“ Die ersten Daten sehen laut Izquierdo Lázaro bereits sehr spannend aus, da sie auf das Vorliegen von unerwarteten Glykosylierungen in unerwarteten Stadien hindeuten. Die endgültigen Ergebnisse gilt es noch zu bestätigen, und bis zum Abschluss des Projekts sind es noch einige Monate. Doch bereits jetzt hat sich ein vielversprechender Forschungsweg aufgetan, der eines Tages vielleicht eine wirksame Impfung für eine sterile Immunität gegen Malaria hervorbringen könnte.

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Unraveling the protein glycosylation of Plasmodium falciparum is crucial for development of novel therapeutics against malaria

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