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Kopathogene Infektionen im Blickpunkt

Durch gezielte Untersuchungen von HIV, Tuberkulose, Malaria und Hepatitis C konnte das PathCO-Projekt eine wesentliche Lücke im wissenschaftlichen Wissen über kopathogene Interaktionen schließen.
Kopathogene Infektionen im Blickpunkt
Forscher, die bemüht sind, die Rätsel eines Pathogens zu entschlüsseln, vernachlässigen meist alle übrigen Fragen, um sich ganz auf die vorliegende Aufgabe zu konzentrieren. Das mag durchaus logisch klingen, doch eine solche Vorgehensweise führt auch dazu, dass Situationen, in denen es zu Interaktionen zwischen zwei oder mehr Pathogenen kommt, nach wie vor kaum verstanden sind.

„Nachwuchsforscher, die ihre Forschungsarbeit aufnehmen, konzentrieren sich in der Regel darauf, eine bestimmte Frage in Bezug auf ein bestimmtes Pathogen zu untersuchen. Je weiter sie sich auf ein bestimmtes Forschungsfeld spezialisieren, desto mehr setzt sich dies fort – und nur selten berücksichtigen Forscher dabei die komplexe Natur kopathogener Interaktionen, insbesondere, wenn virale, bakterielle oder parasitäre Grenzen überschritten werden“, so Professor William A. Paxton, Koordinator des Projekts PathCO (Pathogen COinfection: HIV, Tuberculosis, Malaria and Hepatitis C virus) im Auftrag der Universität Liverpool.

Dieses mangelnde Interesse erklärt sich unter anderem dadurch, dass Pathogen-Interaktionen sehr komplex sein können. Eine Infektion und die Replikationskinetik eines Pathogens zu entschlüsseln, ist an sich schon aufwendig genug – insbesondere angesichts der gewaltigen Vielzahl möglicher Wirtsinteraktionen. Doch sobald weitere Pathogene ins Spiel kommen, wird es noch ein ganzes Stück komplexer: Bei Impfungen wie HIV-1 verkomplizieren sich die Interaktionen noch weiter, da es zu einer Störung des Immunsystems und dadurch zu entsprechenden Auswirkungen auf die Replikation anderer Infektionserreger kommt.

Um dieses Problem anzugehen, arbeitete Professor Paxton mit Experten aus verschiedenen Bereichen an der Entwicklung von Versuchen mit Hinblick auf das Ziel, die Auswirkungen eines Infektionserregers auf die Infektion und Replikation eines anderen Erregers besser zu verstehen.

„Wir begannen mit einer konkreten Untersuchung der molekularen und zellulären Interaktionen zwischen ausgewählten Pathogenen. Darauf folgte die Entwicklung neuer Kleintiersysteme, die eine Infektion mit mehreren Erregern kombinieren können, und schließlich untersuchten und verglichen wir die Reaktionen beim Menschen an monoinfizierten und koinfizierten Individuen“, erklärt Prof. Paxton. „Die Kombination dieser Studien ermöglichte ein umfassendes Programm, das auf die Auswirkungen kopathogener Interaktionen auf verschiedenen Ebenen eingeht. Alle Wissenschaftler trugen mit spezialisierten Kultursystemen, Strategien oder Ansätzen zum Konsortium bei, die zur Überwachung von kopathogenen Interaktionen eingesetzt werden konnten.“

PathCO kann beachtliche Ergebnisse vorweisen. Unter anderem hat das Team insbesondere: spezifische TB-Moleküle identifiziert, welche die HIV-Interaktion mit dem Immunsystem blockieren können; Assays entwickelt, die TB- und HIV-Infektionen in demselben Kultursystem überwachen können; entdeckt, dass die Sauerstoffkonzentration sowohl auf die HCV- als auch die HIV-1-Replikation modulierend wirkt; nachgewiesen, dass das Schleimhautgewebe mit HCV infiziert werden kann; humanisierte Mausmodellsysteme entwickelt, in denen sich HIV-1 und Hepatitis B replizieren können; und unterschiedliche Eintrittsmechanismen von Pathogenen bei Malaria und HCV aufgezeigt.

„Es ist uns gelungen, eine ganze Reihe neuer Pathogeninteraktionen zu identifizieren. Dies ermöglicht neue Erkenntnisse über kopathogene Interaktionen. Vor allem aber konnten wir neue molekulare Zielstrukturen identifizieren, mit denen sich Arzneimittel oder Wirkstoffe zur Inhibierung einer Pathogeninfektion oder -replikation entwickeln lassen. Es wurde eine Reihe einzigartiger Gewebekultur- und Tiermodellsysteme entwickelt, die künftige Analysen von kopathogenen Interaktionen sowie die Erprobung neuer Arzneimittel oder Impfungen, die zur Inhibierung dieser Prozesse bestimmt sind, wesentlich erleichtern werden“, so Prof. Paxton.

Seit dem Abschluss des Projekts im Oktober 2017 wurden auf Grundlage der erzielten Ergebnisse weitere Fördermittel beantragt und neue Kooperationen auf- und ausgebaut. „Das Feld der kopathogenen Interaktionen als Studienthema nimmt langsam Fahrt auf: Von Fördereinrichtungen kommen viele neue Vorschläge für Initiativen, und ganze Konferenzen oder Konferenzsitzungen werden diesem aufregenden Forschungsgebiet gewidmet“, so Prof. Paxton. Vor diesem Hintergrund dürften die Ergebnisse des PathCO-Projekts die weitere Forschung sicherlich noch über viele Jahre hinweg unterstützen.

Verwandte Informationen

Fachgebiete

Scientific Research

Schlüsselwörter

PathCO, kopathogene Interaktionen, Hepatitis C, AIDS, HIV, Tuberkulose, Malaria
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