Forschungs-Durchbruch in der Therapie gegen resistente Parasiten

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Neue Erkenntnisse zur Behandlung von Fadenwürmern

Über eine Milliarde Menschen, darunter 880 Millionen Kinder, sind nach Angaben der Weltgesundheitsorganisation WHO mit verschiedenen Formen von sogenannten Fadenwürmern (Darmnematoden) infiziert. Forschende fanden jetzt eine Möglichkeit, um diese Parasiten abzutöten, ohne dem Wirt zu schaden.


Bei der aktuellen Untersuchung der Universität von Toronto fanden die Forschenden eine Möglichkeit, um Fadenwürmer abzutöten, ohne dabei dem menschlichen Wirt zu schaden. Die Ergebnisse der Studie wurden in dem englischsprachigen Fachblatt „eLife“ publiziert.

Spulwürmer sind Parasiten, welche im Menschen vorkommen und bis zu 45 cm lang werden. (Bild: sinhyu/fotolia.com)

Verbesserte Therapie zur Behandlung von Fadenwürmern?

Fadenwürmer stellen eine große globale Gesundheitsbelastung dar und da ihre Resistenz gegen die verfügbaren Medikamente weiter zunimmt, sind neue Therapiemöglichkeiten dringend gesucht. Die Autoren testeten jetzt eine neue Methode, um herauszufinden, wie Medikamente die Bewegung eines nichtparasitären Fadenwurms (Caenorhabditis elegans) beeinflussen, welcher auf der ganzen Welt bei Versuchen als Modellorganismus eingesetzt wird. Ein Zufallsbefund veranlasste die Forschenden, diesen Laborwurm als Modell für Parasiten zu verwenden.

Wie wirkte Cyanid?

Der erste Stoff, der auf seine Wirkung getestet wurde, war Cyanid, weil seine Wirkung bekannt ist. Cyanid blockiert die Atmung und lähmt sie schnell, wenn es in eine Laborschale mit den Würmern gegeben wird. Aber zur Überraschung der Autoren starben die Würmer nicht. Sie lebten auch 24 Stunden später, als das Cyanid ausgewaschen wurde. Es stellte sich heraus, dass die Würmer durch das Cyanid ihren Stoffwechsel auf eine andere, ungewöhnliche Form umstellten, bei dem Energie gewonnen wird, ohne Sauerstoff zu benötigen. Es ist bekannt, dass diese Art des anaeroben Stoffwechsels bei parasitären Würmern auftritt, wodurch diese über einen langen Zeitraum in den luftleeren Bereichen des Darms überleben können. Anstelle von Sauerstoff verändern diese Parasiten ihren Stoffwechsel, um mithilfe eines Moleküls namens Rhodochinon Energie zu produzieren. Entscheidend ist, dass Menschen kein Rhodochinon produzieren. Dies macht Rhodochinon zu einem perfekten Ziel für die Arzneimittelentwicklung. Nachdem das Team den Laborwurm dazu gebracht hatte, Energie wie ein Parasit zu erzeugen, konnte es nun genetische und molekulare Hilfsmittel anwenden, um die Herstellung von Rhodochinon genau zu untersuchen.

Rhodochinon wurde aus Austern gewonnen

Die Forschenden verwendeten zunächst Austern, weil Austern und andere Küstenmollusken zu den wenigen Organismen neben den Nematoden gehören, welche Rhodochinon produzieren, wahrscheinlich als Anpassung an sich ändernde Sauerstoffniveaus, die durch Gezeitenwechsel hervorgerufen werden. Die Autoren extrahierten Rhodochinon aus den Austern, um so die Untersuchung mit einem Massenspektrometer zu optimieren, mit dem später Rhodochinon in Würmern nachgewiesen wurde.

Kynu-1 ermöglicht es Fadenwürmern in Cyanid zu überleben

Dann begann die Suche nach den verantwortlichen Genen. Die Forschenden testeten etwa 80 verschiedene mutierte Wurmstämme, bevor sie feststellten, dass einer das Molekül nicht herstellen und somit nicht in Cyanid überleben kann, was darauf hinweist, dass das mutierte Gen für die Biosynthese von Rhodochinon erforderlich ist. Es stellte sich heraus, dass das Gen mit der Bezeichnung kynu-1 ein Enzym codiert, welches einen frühen Schritt in der Rhodochinon-Synthese durchführt. Diese Erkenntnis zeigte klare Wege auf, um zu versuchen, die Synthese von Rhodochinon mit Medikamenten zu blockieren.

Weitere Forschung ist nötig

Derzeit werden Tausende von Wirkstoffen getestet, um Kandidaten zu finden, die den Fadenwurm Caenorhabditis elegans bei der Verwendung von Rhodochinon abtöten und welche zu neuen Arzneimitteln gegen Parasiten weiterentwickelt werden können. Die Forschenden haben bereits mehrere vielversprechende Wirkstoffe, die als nächstes an Tieren wie Mäusen und Schafen getestet werden, bevor mit Versuchen an Menschen begonnen wird. Selbst wenn lediglich ein Arzneimittel für Tiere gefunden wird, könnte dies der Landwirtschaft helfen, Milliarden Kosten einzusparen, welche aufgrund einer geringeren Produktivität entstehen, die durch Nematodeninfektionen bei Nutztieren verursacht wird. (as)

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Autor:
Alexander Stindt
Quellen:
  • Samantha Del Borrello, Margot Lautens, Kathleen Dolan, June H Tan, Taylor Davie et al.: Rhodoquinone biosynthesis in C.elegans requires precursors generated by the kynurenine pathway, in eLife (Abfrage: 03.07.2019), eLife