PSI-Forschende Aswani Sharma und Natacha Gaillard haben einen Wirkstoff gegen...
PSI-Forschende Aswani Sharma und Natacha Gaillard haben einen Wirkstoff gegen Parasiten gefunden.

Quelle: Markus Fischer / Paul Scherrer Institut

Malaria

Neuer Wirkstoff gegen Parasiten

Forschende am Paul Scherrer Institut PSI haben eine chemische Verbindung identifiziert, die sich vermutlich als Wirkstoff gegen gleich mehrere einzellige Parasiten eignet. Dazu gehören die Erreger der Malaria sowie der Toxoplasmose. Angriffspunkt der vielversprechenden Substanz ist das Protein Tubulin: Es hilft Zellen dabei, sich zu teilen, und ist damit auch für die Vermehrung der Parasiten unentbehrlich.

Die Idee dahinter stammt aus der Tumorforschung: Indem man in Krebszellen den Eiweissstoff Tubulin blockiert, hindert man die Zellen daran, sich erfolgreich zu teilen – und damit auch daran, sich zu vermehren. Dieses Prinzip setzen Ärzte und Ärztinnen seit Langem erfolgreich bei einer Chemotherapie ein und verabreichen Patienten tubulinhemmende Substanzen.

Die PSI-Forschenden Natacha Gaillard und Ashwani Sharma vom Labor für Biomolekulare Forschung weiteten das Konzept jetzt auf einzellige Parasiten aus, darunter den Erreger der Malaria (Plasmodium sp.) und der Toxoplasmose (Toxoplasma gondii). Denn auch deren Zellen brauchen Tubulin für die Zellteilung. "Wenn dieses Protein nicht mehr so arbeitet, wie es soll, trifft das den Parasiten hart", sagt Forscher Ashwani Sharma. "Daher ist Tubulin ein guter Angriffspunkt für Medikamente. In der Tumorforschung ist das Protein dahingehend schon sehr lange bekannt, in der Parasitologie aber hat es bisher kaum Aufmerksamkeit bekommen."

Die Erreger der Malaria und der Toxoplasmose zählen zu den Apicomplexa, einer Gruppe von einzelligen, zu den Eukaryonten zählenden Parasiten. Ihre Zellen besitzen einen echten Zellkern und sie durchlaufen sowohl geschlechtliche als auch ungeschlechtliche Phasen der Fortpflanzung. Apicomplexa nutzen den Menschen oder Tiere als Wirt oder Zwischenwirt. An den von ihnen hervorgerufenen Infektionskrankheiten erkranken jedes Jahr viele Millionen Menschen.

Auf der Suche nach Angriffspunkten

Alle Eukaryonten, von der Amöbe bis zum Menschen, stellen das Protein Tubulin her. In Gestalt von langen Filamenten durchspannt es als eine Art Gerüst die Zellen. Während der Zellteilung bildet sich daraus der sogenannte Spindelapparat, der die Chromosomen auseinanderzieht und sie so auf zwei Tochterzellen verteilt.

Von Lebewesen zu Lebewesen unterscheidet sich das Protein an einigen wenigen, aber unter Umständen wichtigen Stellen. Um Wirkstoffe gegen das spezifische Protein eukaryontischer einzelliger Parasiten zu finden und es zu blockieren, muss die genaue Struktur des Proteins bekannt sein.

Die PSI-Forschenden isolierten daher Tubulin aus den Zellen des Wimperntierchens Tetrahymena thermophila. "Sein Protein ist quasi identisch zu dem in Apicomplexa", erklärt Wissenschaftlerin Natacha Gaillard. "Und das erspart es uns, mit Malariaerregern im Labor arbeiten zu müssen."

Mithilfe der Synchrotron Lichtquelle Schweiz SLS und der Elektronenmikroskopie entschlüsselten die Forschenden die molekulare Struktur des Proteins. Dann suchten sie eine chemische Verbindung, die das Protein hemmen kann. Eine Substanz-Datenbank lieferte fünf Kandidaten als potenzielle Wirkstoffe – im Labor bestätigte sich eine chemische Verbindung als wirksam. Die Forschenden tauften sie "Parabulin". "Sie hindert Tubulin daran, lange stabile Proteinfilamente auszubilden. So blockiert sie auch eine erfolgreiche Zellteilung", sagt Gaillard. Parabulin blockiert das Protein genau an der Stelle, an der im menschlichen Tubulin analog die Krebsmedikamente andocken.

Hoffnung auf zukünftiges Medikament

Die Kooperationspartner des PSI von der University of California im US-amerikanischen Irvine testeten die Verbindung an Toxoplasma gondii in menschlichen Zellen. Tatsächlich konnte sich der Parasit so gut wie nicht mehr vermehren. Auf die menschlichen Zellen hingegen hatte Parabulin quasi keine Wirkung. "Das ist ein gutes Zeichen: Die Substanz wirkt anscheinend ausschliesslich auf das Tubulin des Parasiten – eine Grundvoraussetzung, um es als Medikament gegen Infektionskrankheiten einsetzen zu können", erklärt Sharma.

Die Vermutung liegt nahe, dass Parabulin nicht nur gegen Toxoplasma gondii wirkt, sondern gegen alle Vertreter der Apicomplexa, inklusive dem Erreger der Malaria. Das PSI hat jetzt ein Patent eingereicht und plant, Parabulin weiter im Labor zu testen, um es später mithilfe der Pharmaindustrie zu einem Medikament weiterzuentwickeln.

Die Studie erscheint im Journal EMBO Molecular Medicine.

Quelle: Paul Scherrer Institut (PSI)

19.10.2021

Mehr aktuelle Beiträge lesen

Verwandte Artikel

Photo

Neuer Medikamentenansatz

Antivitamine als Antibiotika gegen bakterielle Infektionen

Forscher der Universität Göttingen und des Max-Planck-Instituts für biophysikalische Chemie Göttingen haben einen neuen vielversprechenden Ansatz beschrieben, neue Antibiotikaklassen zu…

Photo

Camostat Mesilate gegen COVID-19

Vermehrung des Coronavirus im Menschen verhindern

Um eine Krankheit auszulösen, müssen Viren in Körperzellen eindringen. Dazu heften sie sich an geeignete Zellen an und schleusen ihre Erbinformation in diese Zellen ein. Infektionsforscher vom…

Photo

Nebenjob Antibiotikum

Krebsmedikament für MRSA-Therapie umfunktioniert

Das Bakterium Staphylococcus aureus kann in der normalen bakteriellen Gemeinschaft des Körpers vorkommen, aber auch schwere Infektionen auslösen. Die Bakterien haben oftmals Resistenzen gegen das…

Verwandte Produkte

Hologic – Novodiag System

Automation & sample processing

Hologic – Novodiag System

Hologic, Inc.
ASP Lab Automation – Bench-top Decapper DeCap Pro

Sample Processing

ASP Lab Automation – Bench-top Decapper DeCap Pro

ASP Lab Automation AG
ASP Lab Automation – Recapper KapSafe

Sample Processing

ASP Lab Automation – Recapper KapSafe

ASP Lab Automation AG
ASP Lab Automation – Tube Sorter SortPro

Sample Processing

ASP Lab Automation – Tube Sorter SortPro

ASP Lab Automation AG
Associates of Cape Cod – Fungitell STAT Assay

Identification/Susceptibility

Associates of Cape Cod – Fungitell STAT Assay

Associates of Cape Cod Europe GmbH
Beckman Coulter – AU5800 Series

Clinical Chemistry

Beckman Coulter – AU5800 Series

Beckman Coulter Diagnostics