Parasiten schwimmen um ihr Leben

Wissenschaftler entwickeln einen neuen Ansatz zu Verständnis und Therapie der Schlafkrankheit

2. November 2007

Die Schlafkrankheit gehört heute zu den gefährlichsten "vergessenen Krankheiten" mit vielen Tausend Todesopfern jährlich. Über 60 Millionen Afrikaner südlich der Sahara leben in akuter Gefahr durch den Biss der Tsetsefliege mit dem Erreger, dem Einzeller Trypanosoma brucei, infiziert zu werden. Wissenschaftler an der TU Darmstadt und am Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation in Göttingen haben nun Forschungsergebnisse erzielt, die es ermöglichen könnten, mittelfristig die Schlafkrankheit zu heilen. (Cell, 2. November 2007)

Transgene Trypanosomen: Die Zelloberfläche fluoresziert rot. Mit der Oberfläche verbundene Membranen im Inneren der Zelle leuchten grün.

Bis heute war unklar, wie die Trypanosomen angesichts der ständig steigenden Mengen von Antikörpern im Blut des Menschen überleben können. Das Biologenteam unter Leitung von Markus Engstler vom Institut für Mikrobiologie und Genetik der TU Darmstadt konnte nun zeigen, dass Antikörper, die an der Oberfläche der Erreger andocken, mit großer Geschwindigkeit zum hinteren Ende der spindelförmigen Parasiten transportiert werden, wo sie rasch von den Zellen aufgenommen und verdaut werden. Der Einzeller frisst die für ihn tödlichen Antikörper.

Wie aber funktioniert dieser Transport? Die Hypothese, die von Markus Engstler und Peter Overath von der Universität Tübingen entwickelt wurde, ist ebenso einfach wie provokant: Trypanosomen schwimmen ohne Unterlass und stets in eine Richtung. Die Bewegung der Zellen erzeugt eine Strömung, die über die (sehr glatte) Oberfläche der Einzeller streicht. Binden dort Antikörper, dann bieten sie der Strömung Widerstand und werden vom "Fahrtwind" nach hinten getrieben: exakt in Richtung Zellmund, wo sie 'gefressen' werden und keine Meldung mehr an das Immunsystem machen können. Ein erster Hinweis, dass diese Hypothese korrekt sein könnte, wurde in Zusammenarbeit mit Gert Wiegertjes vom "Wageningen Institute for Animal Sciences" (Niederlande) beobachtet: Je größer die Antikörper sind, desto ausgeprägter ist der Effekt.

Kann aber dieser Fahrtwind-Effekt bei Objekten von der Größe eines Moleküls wirklich funktionieren? Ist diese an der Alltagswelt geschulte Anschauung auf der molekularen Skala überhaupt gültig? Thomas Pfohl und Stephan Herminghaus vom Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation in Göttingen haben diese Frage mathematisch betrachtet, im Computer simuliert und mit einem überraschend deutlichen "Ja!" beantwortet. Der experimentelle Beweis gelang wiederum in der Gruppe von Markus Engstler. Mithilfe der sogenannten "RNA-Interferenz", eines genetischen Tricks, für den es erst im letzten Jahr den Nobelpreis für Medizin gab, wurde den Trypanosomen beigebracht, den Rückwärtsgang einzuschalten. Das Resultat war so einfach wie überzeugend: Statt nach hinten zum "Maul" der Zelle zu wandern, schwammen die Antikörper jetzt zur Vorderseite der Zelle, genau wie man es bei der "Fahrtwindhypothese" erwartet hatte. Es scheint nun klar, warum Trypanosomen niemals aufhören (vorwärts) zu schwimmen, auch wenn sie im viel schneller strömende Blut des Menschen kaum vorankommen: Sie schwimmen um ihr Leben. Aus dieser Erkenntnis ergeben sich unmittelbar auch neue Therapieansätze. Denn wenn man die Trypanosomen am Schwimmen hindern könnte - wie im Labor durch RNA-Interferenz bereits geschehen -, wären sie dem Immunsystem hilflos ausgeliefert.

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