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In vitro brain microvascular model to tackle fever in cerebral malaria

Projektbeschreibung

Ein In-vitro-Modell zur Erforschung der zerebralen Malaria

Malaria ist eine durch Stechmücken übertragene Infektionskrankheit. Ihr Verursacher ist der Parasit Plasmodium falciparum. Auch bei eingeleiteter Behandlung kann der Parasit das Gehirn erreichen und die schwere neurologische Komplikation einer zerebralen Malaria nach sich ziehen. Es gibt Hinweise darauf, dass sich im Gehirn ansammelnde Parasiten einen Gefäßverschluss, Störungen der Blut-Hirn-Schranke oder eine Hirnschwellung auslösen können. Zur Aufklärung der Mechanismen der zerebralen Malaria wird das EU-finanzierte Projekt FEBRIS ein In-vitro-Modell entwickeln, bei dem Mikrofluidik und Endothelzellen zum Einsatz kommen, um die physiologischen Prozesse der Hirngefäße zusammenzufassen. Die Ergebnisse werden wichtige Erkenntnisse über die Pathogenese der zerebralen Malaria liefern und könnten den Weg zu neuen Therapien weisen.

Ziel

Malaria still claims more than 400,000 deaths every year, above all in children under 5. All symptoms are caused by the blood stage of the deadliest parasite species Plasmodium falciparum (Pf), which infects human red blood cells. Cerebral malaria (CM) is the most severe complication, with 20% mortality rate even after administration of fast-acting antimalarials, and is due to build-up of parasites in the brain microvasculature leading to vessel occlusion, blood-brain-barrier disruption, and brain swelling. Current knowledge of CM is based primarily on autopsy analysis, because of limitations of suitable animal models, where disease onset and progression cannot be studied. Additionally, different areas of the brain with distinctive vascular patterns show CM-specific lesions supporting the hypothesis of different regional microcirculations. In my project FEBRIS I will tackle, for the first time, human CM process in vitro models of white and grey matter, and basal ganglia, with cutting-edge bioengineering approaches. I will develop 3D microfluidic devices coated with endothelial cells mimicking vessel networks and physiological flow rates of these three regions of the brain. Numerical simulations will identify critical factors causing blood stagnation, predicting where and when a clog could form. Using this technology brings a unique angle to malaria research to systematically evaluate the unexplored effect of fever on molecular and biophysical mechanisms of Pf sequestration, and the concurrent vascular damage. The obtained findings will be validated with parasites from the field and brain samples from CM patients, examined with pioneer 3D autopsy imaging. This interdisciplinary approach, favoured by my host, aims to provide a holistic understanding of CM pathogenesis. The acquired knowledge could lead to new therapies to reduce fatality by malaria disease and, in a broader context, this innovative platform could be employed to study other neurovascular diseases.

Wissenschaftliches Gebiet (EuroSciVoc)

CORDIS klassifiziert Projekte mit EuroSciVoc, einer mehrsprachigen Taxonomie der Wissenschaftsbereiche, durch einen halbautomatischen Prozess, der auf Verfahren der Verarbeitung natürlicher Sprache beruht. Siehe: https://op.europa.eu/en/web/eu-vocabularies/euroscivoc.

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Koordinator

EUROPEAN MOLECULAR BIOLOGY LABORATORY
Netto-EU-Beitrag
€ 172 932,48
Adresse
Meyerhofstrasse 1
69117 Heidelberg
Deutschland

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Region
Baden-Württemberg Karlsruhe Heidelberg, Stadtkreis
Aktivitätstyp
Research Organisations
Links
Gesamtkosten
€ 172 932,48