Was stoppt den Malaria Parasiten - Neue Hochdurchsatz-Methode vereinfacht die Suche nach Wirkstoffen
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Wissenschaftler um Dr. Friedrich Frischknecht vom Universitätsklinikums Heidelberg haben in einer im Rahmen des Nationalen Genomforschungsnetzes (NGFN-Transfer) geförderten Arbeit eine Methode zur Transformationsanalyse des Malariaerregers entwickelt, die es ermöglicht, im hohen Durchsatz schnelle und quantitative Aussagen zur Veränderung zellulärer Prozesse von Plasmodium Sporozoiten treffen zu können. Die Anwendung dieses Transformationsscreens ermöglicht die systematische Charakterisierung von Substanzen auf ihre Wirksamkeit hinsichtlich der für den Parasiten überlebenswichtigen Transformation.

Malaria gehört neben Tuberkulose und HIV/Aids nach wie vor zu den weltweit am stärksten verbreiteten und bedrohlichsten Infektionskrankheiten. Die Erkrankung wird durch Parasiten der Gattung Plasmodium hervorgerufen. Typische Symptome, die unbehandelt zum Koma und sogar zum Tod führen können, sind die periodisch auftretenden Fieberschübe, Schüttelfrost und Krämpfe.
Plasmodien ändern sowohl ihre Morphologie, als auch ihre biologischen Prozesse, je nachdem, in welchem Wirt und in welchem Stadium ihres komplexen Lebenszyklus sie sich befinden.
Bisher lag der Schwerpunkt der Forschung auf den Blutstadien des Parasiten. Viele grundlegende Erkenntnisse wurden gewonnen, doch noch immer stehen weder ein überzeugender Impfstoff, noch ein preisgünstiges, resistenzfreies Medikament zur Verfügung.
Die NGFN-Wissenschaftler untersuchten in ihrer Studie die Infektionsstadien (Sporozoiten) und ihre morphologische Veränderung in frühe Leberstadien. Die Transformation der länglichen, halbkreisförmigen Sporozoiten in kugelförmige  Sporozoiten ist für den Parasiten überlebenswichtig, ihre Hemmung könnte eine Infektion von Anfang an verhindern. Bislang waren die Möglichkeiten zur experimentellen Untersuchung der Transformation eingeschränkt, daher entwickelten die Wissenschaftler um Dr. Friedrich Frischknecht ein neues Werkzeug: die Transformationsanalyse im Hochdurchsatz (Hegge et al).
Da die Transformationssequenz für jeden Parasiten fast identisch verläuft, sahen die Wissenschaftler hier einen guten Ansatz für ein Computer-gestütztes, Mikroskop-basierendes Analyseverfahren. Ein eigens dafür entwickeltes Programm erfasst einzelne Parasiten automatisch und ordnet jedem einen als Abrundungsgrad bezeichneten Faktor zwischen „1“ (für eine ideale Gerade) und „0“ (für eine perfekte Kugel) zu. Die Kombination eines vollautomatisierten Mikroskops mit dieser Computer-gestützten Bildauswertung ergibt eine schnelle, präzise und quantitative Methode, mit der über mehrere Stunden hinweg mehr als 100 Bedingungen (mit 40-1000 Parasiten/Bedingung) simultan beobachtet und innerhalb weniger Stunden analysiert werden können.
Zunächst nutzten die NGFN-Forscher die Transformationsanalyse, um in Erfahrung zu bringen, welche Faktoren den Transformationsprozess blockieren oder induzieren und konnten eine ganze Reihe von biochemischen sowie physikalischen Schlüsselfaktoren der Transformation identifizieren.
Darüber hinaus ermöglicht die Anwendung dieses Transformationsscreens nun schnell und systematisch Substanzen auf ihre Wirksamkeit hinsichtlich der Sporozoiten und ihrer Transformation zu testen und zu charakterisieren.


Originalpublikation
Hegge S et al. (2010) Key factors regulating Plasmodium berghei sporozoite survival and transformation revealed by an automated visual assay. FASEB J. 24(12):5003-12; doi: 10.1096/fj.10-164814