Erfolgversprechend: Impfen gegen Malaria | Projekt Zukunft
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Kann Malaria ausgerottet werden?
Es ist eine Frage, mit der sich viele Forscher auseinandergesetzt haben, und es wurden viele Ideen vorgeschlagen. Der Grund, warum Malaria so viel Aufmerksamkeit auf sich gezogen hat, ist, dass es eine der tödlichsten Krankheiten ist, die 200 Millionen Menschen infiziert und jährlich mehr als 500.000 Menschen getötet werden, wobei Säuglinge in Afrika die meisten Todesopfer erleiden.
Die Krankheit ist eine große Belastung für die Menschheit und schädigt die Wirtschaft und die soziale Entwicklung. Nach Angaben der Zentren für Krankheitsbekämpfung und Prävention kosten Malariabehandlungen Afrika fast 12 Milliarden Dollar pro Jahr. Berichte haben gezeigt, dass jährlich in den Vereinigten Staaten fast 1.700 Fälle diagnostiziert werden, in der Regel bei Personen, die kürzlich in Regionen Asiens und Afrikas gereist sind, in denen die Krankheit endemisch ist.
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Seit einigen Jahrzehnten arbeiten Forscher an einer neuartigen Idee, die als "Impfstoff für die Übertragungsblockade" bezeichnet wird. Dieser Impfstoff unterscheidet sich von herkömmlichen Impfstoffen, die den Empfänger davor schützen, die Krankheit zu bekommen. Hier blockiert der Impfstoff die Übertragung des Parasiten, der Malaria verursacht, von einem infizierten menschlichen Wirt zu Moskitos.
Wenn ein Mensch einen solchen Impfstoff erhält, werden im Blut spezifische Antikörper gebildet. Wenn eine Mücke das Blut eines infizierten Menschen beißt und aufnimmt, werden sowohl der Parasit als auch der Antikörper in den Magen der Mücke aufgenommen. Sobald sich der Moskito in der Mücke befindet, bindet der Antikörper an den Parasiten und hemmt seine Entwicklung. Dies verhindert, dass die Mücke die Krankheit auf eine andere Person überträgt.
Das Konzept ist mutig, wurde aber noch nicht in Großversuchen getestet.
Liposomen: Ein Impfstoffträger
Ein Impfstoff zeigt dem Körper ein Stück der krankheitsverursachenden Mikrobe. Der Teil selbst verursacht keine Krankheit, gibt dem Körper jedoch eine Vorschau auf den Eindringling, sodass er Antikörper herstellen kann, die die Mikrobe markieren und für die Zerstörung kennzeichnen.
Um einen wirksamen Impfstoff zu entwickeln, der eine starke Antikörperreaktion auslöst, ist die Wahl des Proteins aus dem krankheitsverursachenden Organismus kritisch. Wissenschaftler suchen nach bestimmten Proteinen, die die Mikroben produzieren, um den Impfstoff zu spitzen. Für unsere Arbeit haben wir ein gut untersuchtes Protein namens Pfs25 ausgewählt, das sich auf der Oberfläche des Malariaparasiten befindet.
Der Parasit zeigt dieses Protein auf seiner Oberfläche, wenn es sich im Mitteldarm der Mücke entwickelt. Pfs25 als Zielprotein für den Impfstoff zur Transmissionsblockierung wurde in Phase-I-Studien klinisch getestet. Der Fortschritt war jedoch begrenzt. Das liegt daran, dass das Pfs25-Protein nur eine schwache Produktion spezifischer Antikörper auslöst.
In anderen Ansätzen haben die Forscher Schritte unternommen, um ein modifiziertes und wirksameres Pfs25 für andere klinische Studien gentechnisch zu entwickeln. Im Allgemeinen sind solche Ansätze vielversprechend, aber es besteht ein potenzielles Risiko, dass das Zielprotein das natürliche Protein des Parasiten nicht genau nachahmt.
Wir glauben, dass ein neuer Impfstoff, der Liposomen enthält, ein vielversprechender Kandidat für ein Impfstoff-Adjuvans mit Übertragungsblockierung sein kann. Ein Adjuvans ist eine weitere Impfstoffkomponente, die die Immunantwort potenziert. Liposomen sind Hohlkugeln aus Fettmolekülen.
Der Vorteil der Liposomen im Vergleich zum reinen Pfs25-Protein besteht darin, dass sie dazu beitragen können, mehr Immunsystem mit Parasitenproteinen zu versorgen. Diese Zellen nehmen die liposomalen Impfstoffe auf und lösen die Produktion von mehr Antikörpern aus, die dann den Parasiten zur Zerstörung ansprechen und die Krankheit blockieren.
Das Team von Jonathan Lovell hat ein Liposom als Impfstoff gegen Malaria entwickelt. Im Jahr 2015 fand das Team von Dr. Lovell heraus, wie man Proteine am Liposom verankert, indem man sie an eine Reihe von Aminosäuren, den sogenannten Histidin-Tag, bindet. Der Tag wirkt wie ein Anker, der das Protein an das Liposom bindet.
Durch die Zugabe eines Kobalt enthaltenden Moleküls mit einer dem Vitamin B12 ähnlichen Struktur wurde die Liposomenproteinstruktur stabil.
Beseitigung der Ausbreitung von Malaria
Das Lovell-Labor entwickelte einen Impfstoff auf Kobaltbasis mit Liposomen, der die Parasitenproteine auf seiner Oberfläche zeigt.
Diesen Impfstoff herzustellen ist einfach. Sobald wir die Kobaltliposomen und die Pfs25-Histidinmoleküle haben, mischen wir diese Teile einfach zusammen und die Strukturen bilden sich spontan. Wenn dieses Pfs25-Liposom in Mäuse injiziert wird, löst es große Mengen an Antikörpern aus.
Die Antikörper in den Mäusen blockierten die Entwicklung von Parasiten im Darm der Mücke. Wir erwarten also, dass, wenn eine nicht infizierte Mücke eine Person, die mit dem Malariaparasiten infiziert ist, beißt, das von ihr angesaugte Blut den Parasiten und die menschlichen Antikörper trägt, die verhindern, dass sich der Parasit im Darm des Insekts vermehrt.
Als wir diesen Impfstoff an Mäusen testeten, produzierten die Tiere über 250 Tage lang Antikörper. Diese während dieser Zeit produzierten Antikörper verhinderten die Entwicklung des Malariaparasiten während dieser Zeit.
Vorwärts bewegen
Ein weiteres wertvolles Merkmal des Kobaltliposoms besteht darin, dass wir eine Vielzahl von Proteinen aus verschiedenen Stadien der Parasitenentwicklung anhängen können, um ein Partikel zu erzeugen, das die Produktion vieler Arten von Antikörpern auslöst, von denen jedes auf einen einzigartigen Teil des Parasiten abzielt. Unsere Ergebnisse zeigten, dass fünf verschiedene Malaria-Proteine an die Liposomenoberfläche gebunden werden können.
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Die Antikörper von Mäusen, die mit Liposomen, die mehrere Proteine tragen, immunisiert wurden, erkannten viele Stadien der Parasitenentwicklung. Die Ergebnisse scheinen vielversprechend. In Zukunft wollen wir die Sicherheit dieses Impfstoffs untersuchen und prüfen, ob er bei verschiedenen Malaria-Arten wirken wird.
Als nächsten Schritt testen wir unseren Impfstoff bei anderen Tieren. Letztendlich besteht das Ziel darin, diese Technologie auf klinische Studien am Menschen zu übertragen und zu beurteilen, ob die Liposom-Technologie und die Impfstoffstrategie für die Übertragung von Blutzucker ein wirksames Instrument zur Verhinderung der Ausbreitung von Malaria sind.
Dieser Artikel wurde ursprünglich auf der Konversation von Wei-Chiao Huang und Jonathan Lovell veröffentlicht. Lesen Sie hier den Originalartikel.
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