Studie: Bakteriengenetik könnte Ausbreitung von Malaria verhindern
Wissenschaftler aus dem VK und den USA haben beim Verständnis der Genetik des Insektenparasiten, der für die Ausbreitung von Krankheiten wie Malaria verantwortlich ist, einen großen Durchbruch erzielt. Wolbachia-Bakterien sind Parasiten, mit denen 80 Prozent der Insekten weltweit infiziert sind. Sie manipulieren die Reproduktion in ihren Wirten, um ihre eigene Übertragung zu verbessern. Wolbachia verändert beispielsweise bei Fruchtfliegen und Stechmücken das Sperma infizierter männlicher Tiere, um ihre Vermehrung mit nicht infizierten weiblichen Tieren zu verhindern. Da Wolbachia mütterlicherseits übertragen wird, breitet sich die Infektion schnell aus - infizierte weibliche Tiere können sich erfolgreich mit allen männlichen Tieren paaren, wohingegen nicht infizierte weibliche Tiere sich nur mit nicht infizierten männlichen Tieren paaren können. Malaria ist eine der weltweit tödlichsten Krankheiten und eine der Hauptkrankheits- und Todesursachen in den Entwicklungsländern. Der Weltgesundheitsorganisation (WHO) zufolge gibt es jedes Jahr 300 bis 500 Millionen klinische Fälle von Malaria, die zu 1,5 bis 2,7 Millionen Todesfällen führen. Wenn die Wissenschaftler die Übertragung der Infektion zwischen Stechmücken kontrollieren könnten, wären sie in der Lage, die Ausbreitung von Malaria erheblich zu reduzieren. Viele Forscher haben die Möglichkeit von Kontrollstrategien untersucht, die genetisch veränderte (GV) Wolbachia verwenden. Der GV-Parasit würde Gene in sich tragen, die es ihren Stechmückenwirten unmöglich machen würden, den Parasiten Plasmodium, der Malaria verursacht, zu übertragen. Wissenschaftler der Universität Bath im VK und der Universität Chicago in den USA haben erstmals zwei der Gene identifiziert, die Wolbachia bei der Infektion der Fruchtfliege Drosophila simulans manipuliert. "Dies ist ein großer Durchbruch beim Verständnis der genetischen Grundlage der Wolbachia-Infektion", sagte Dr. Ben Heath von der Universität Bath. "Ein Teil des Problems bei der Untersuchung von Wolbachia besteht darin, dass es in den Zellen seines Wirtsinsekts lebt und isoliert nicht effektiv studiert werden kann, weil es die Zellmaschinerie und -materialien, die es von seinem Wirt erhält, zum Überleben benötigt. Eine weitere Schwierigkeit besteht darin, dass die Veränderungen, die es an der Entwicklung des Spermas vornimmt, so minimal sind, dass sie schwierig nachvollziehbar sein können", erklärt er. Das Team aus britischen und US-amerikanischen Forschern verglich die expressierten Gene infizierter und nicht infizierter männlicher Fruchtfliegen. Indem sie voneinander abgezogen wurden, blieben nur die Gene übrig, die infolge der Wolbachia-Infektion expressiert wurden. Eines der identifizierten Gene, das so genannte "Zipper", ist den Wissenschaftlern durchaus bekannt, wurde aber bisher nicht mit der Wolbachia-Infektion in Verbindung gebracht. Das Team arbeitete mit transgenen Fliegen, die das Zipper-Gen stärker expressieren, wenn sie während ihrer Entwicklung leicht erwärmt werden. Die Forscher konnten so die Auswirkungen von Wolbachia in Fruchtfliegen, die die Bakterien nicht in sich tragen, simulieren. "Das von den Wissenschaftlern identifizierte Zipper-Gen interagiert außerdem mit einem zweiten Gen, dem so genannten Igl, das für die Polarität innerhalb der Zelle verantwortlich ist. Dies ist von Bedeutung, wenn sich eine Zelle in zwei verschiedene Zellen teilt, beispielsweise wenn sich Stammzellen zu Sperma entwickeln", erklärt Dr. Tim Karr, der ebenfalls an der Universität Bath tätig ist. "Durch die Beeinträchtigung des Gleichgewichts zwischen diesen Genen scheint Wolbachia die zytoplasmatische Inkompatibilität durch Veränderung des Spermas infizierter männlicher Tiere fördern zu können. Dies verhindert eine Kompatibilität des Spermas mit den Eizellen weiblicher Tiere, die nicht mit Wolbachia infiziert sind, und führt zu Unfruchtbarkeit. "Wenn sich jedoch infizierte männliche Tiere mit infizierten weiblichen Tieren paaren, findet das Wolbachia in der Eizelle eine Möglichkeit, die Veränderung des Spermas zu korrigieren, und ermöglicht eine Fortsetzung der Befruchtung und normalen Entwicklung." Die Forscher betrachten jetzt die Mechanismen in anderen Insektenarten, die unterschiedliche Niveaus zytoplasmatischer Inkompatibilität aufweisen.
Länder
Vereinigtes Königreich, Vereinigte Staaten