Fruit Fly Model könnte erklären, wie Moskitos Malaria übertragen

Fruit Fly Model könnte erklären, wie Moskitos Malaria übertragen
Fruit Fly Model könnte erklären, wie Moskitos Malaria übertragen
Anonim

Neue Medikamente und Impfstoffe am Horizont

Zum ersten Mal haben Wissenschaftler einen Weg gefunden, eine Fruchtfliege in eine Ersatzmücke zu verwandeln, die Malaria übertragen und Hühner mit der tödlichen Krankheit infizieren kann. Ihr Ansatz, über den in der Science-Ausgabe vom 30. Juni berichtet wurde, könnte den Weg für bessere Impfstoffe gegen Malaria, Übertragungsblocker und gentechnisch veränderte Moskitos ebnen, die gegen Malaria resistent sind.

Malaria ist heute weltweit eine der verheerendsten Bedrohungen für die öffentliche Gesundheit und tötet jährlich mehr als 1 Million Menschen.Trotzdem wissen Wissenschaftler sehr wenig darüber, wie Mücken die Krankheit übertragen und von Mensch zu Mensch übertragen, vor allem, weil die Insekten schwer zu manipulieren sind und für Laborstudien nicht förderlich sind.

"Fruchtfliegen hingegen sind die besten Freunde eines Genetikers. Es gibt viele genetische Marker, wir können genetische Screenings einfach und in großer Zahl durchführen, und wir haben jetzt die vollständige Sequenz des Fliegengenoms, " sagt David Schneider, Fellow am Whitehead Institute und Hauptautor der Studie.

Diese Eigenschaften haben die Fruchtfliege zu einem hervorragenden Modell für die Erforschung menschlicher Krankheiten gemacht, aber Schneider vermutete, dass sie auch eine ideale Modellmücke abgeben würde.

Schneider testete diese Hypothese in Zusammenarbeit mit Mohammed Shahabuddin vom National Institute of Allergy and Infectious Disease. Schneider injizierte eine Form von Plasmodium, dem Parasiten, der bei Hühnern Malaria verursacht, in die Körperhöhle der Fliegen.Als er zuließ, dass die Trägerfliegen Hühner infizierten, entwickelten die Vögel eine ausgewachsene Malaria. Er beobachtete auch, dass eine Komponente des Immunsystems der Fliege, bekannt als Makrophage, in der Lage war, Plasmodien zu zerstören, um die Infektion zu bekämpfen. Diese Ergebnisse legen nahe, dass die Fruchtfliege tatsächlich als Modell für die Untersuchung der Entwicklung von Malariaparasiten dienen kann.

Mücken, die Malaria übertragen, fungieren nicht nur als schmutzige Injektionsnadeln, die infiziertes Blut von einer Person zur anderen weitergeben. Stattdessen bieten sie dem Parasiten eine Umgebung, in der er wachsen und sich entwickeln kann. Der Parasit dringt in die Mücke ein, wenn die Mücke eine infizierte Person sticht und eine „Blutmahlzeit“trinkt. Einmal drinnen durchläuft der Parasit eine zweiwöchige Wachstumsphase und wird dann auf einen neuen Wirt übertragen, wenn die Mücke eine zweite Blutmahlzeit zu sich nimmt.

Indem er mehr über die Faktoren erfährt, die das Wachstum des Parasiten im Mückenwirt ermöglichen, hofft Schneider, dass Wissenschaftler in der Lage sein werden, neue Wege zur Behandlung und Verhinderung der Ausbreitung von Malaria zu entwickeln.

"Ein Vorteil der Verwendung von Fruchtfliegen anstelle von Mücken ist, dass wir groß angelegte genetische Screens durchführen können, um Mutanten zu finden", sagt Schneider. „Wir können Gene aussch alten, um festzustellen, ob die Parasiten besser oder schlechter wachsen, wenn ein bestimmtes Gen fehlt.“Durch die Identifizierung von Faktoren, die für das Überleben des Parasiten in der Mücke entscheidend sind, könnten diese Experimente Wissenschaftler zu Medikamenten führen, die verhindern, dass der Parasit in der Mücke wächst. Schwachstellen im Lebenszyklus des Parasiten könnten potenzielle Ziele für Malariamedikamente und -impfstoffe sein.

Da Teile des menschlichen Immunsystems dem Immunsystem von Fliegen sehr ähnlich sind, wird dieser Ansatz Wissenschaftlern auch helfen zu verstehen, wie wir Infektionen bekämpfen, und wird hoffentlich zu neuen Wegen zur Behandlung von Malaria führen. Ein besonders ärgerlicher Aspekt des Plasmodium-Parasiten ist, dass er sehr schnell gegen Antibiotika resistent wird.

"Die ersten Medikamente gegen Malaria waren günstig und nebenwirkungsarm, aber sie wirken nicht mehr, weil der Parasit resistent geworden ist", erklärt Schneider.

Tatsächlich nimmt die Chloroquin-Resistenz in Afrika weiter zu, und angesichts der Befürchtungen der Toxizität und der verminderten Wirksamkeit von Sulfadoxin/Pyrimithamin hat die Weltgesundheitsorganisation erklärt, dass dringend eine erschwingliche, wirksame und sichere Alternative benötigt wird zu Chloroquin. „Die heute verfügbaren alternativen Medikamente sind sehr teuer und für die überwiegende Mehrheit der an Malaria erkrankten Menschen, die zufällig in einigen der ärmsten Länder der Welt leben, keine praktikable Option“, sagt Schneider.

Eine andere Möglichkeit ist, dass ein besseres Verständnis darüber, wie Mücken Malaria übertragen, zu einem Impfstoff führen könnte, der die Übertragung blockiert. Malaria-Impfstoffe waren besonders schwer fassbar, weil Plasmodium sich in menschlichen Zellen versteckt, was es dem Immunsystem erschwert, es zu lokalisieren und aus dem Körper zu entfernen. Außerdem verhält sich der Parasit wie ein Chamäleon, das ständig seine Oberfläche verändert, sodass das Immunsystem ihn nicht erkennen kann.

Ein Impfstoff, der die Übertragung blockiert, würde die Person, die sich ursprünglich mit Malaria infiziert, nicht schützen. Stattdessen würde es verhindern, dass sich die Krankheit über ein ganzes Dorf ausbreitet, indem verhindert wird, dass sich der Parasit im Inneren der Mücke entwickelt.

Viel später könnte das Fliegenmodell auch nützlich sein, um Moskitos zu erschaffen, die gegen Malaria resistent sind. Theoretisch könnten diese Designermücken in die Wildnis entlassen werden, wo sie die gefährdeten einheimischen Mücken ersetzen würden. „Indem wir verstehen, wie die Wirtsmücke die Malariainfektion bekämpft, können wir möglicherweise Mücken entwickeln, die härter kämpfen“, fügt Schneider hinzu. „Wir sind weit davon entfernt, das Erbgut von Moskitos auf solch drastische Weise zu verändern, aber es könnte in den kommenden Jahren eine sehr reale Möglichkeit im Kampf gegen Malaria sein.“

Der Titel des Artikels lautet "Malaria Parasite Development in a Drosophila Model". Die Autoren sind David Schneider vom Whitehead Institute und Mohammed Shahabuddin vom National Institute of Allergy and Infectious Disease. Schneiders Forschung wurde vollständig vom Whitehead Institute unterstützt. Shahabuddins Forschung wurde von John D. und Catherine T.MacArthur Foundation.

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