Nou ingredient activ împotriva bolilor parazitare - Asociația Helmholtz a Centrelor Germane de Cercetare

Milioane de oameni dezvoltă infestările bolii somnului din Africa, a bolii Chagas și a leishmaniozei în fiecare an. Acum cercetătorii au descoperit un nou punct slab în paraziți și au dezvoltat un ingredient activ care ucide agenții patogeni. Pentru munca lor interdisciplinară, li s-a acordat Premiul Erwin Schrödinger 2020.

zoom
Grzegorz Popowicz predă la Institutul de biologie structurală de la Helmholtz Zentrum München.

Bolile tropicale, cum ar fi boala somnului din Africa, boala Chagas și leishmanioza, se răspândesc din ce în ce mai repede în întreaga lume. Cei afectați suferă de febră și modificări ale pielii, în starea cronică anumite organe se măresc și tractul gastro-intestinal este din ce în ce mai paralizat. Tratamentul pentru toate bolile este dificil și poate fi chiar fatal. „În prezent nu există opțiuni de tratament bune: fie medicamentele disponibile sunt foarte toxice, fie nu sunt suficient de eficiente. Am vrut să facem ceva în acest sens ”, spune Grzegorz Popowicz de la Helmholtz Zentrum München, în timp ce deschide ușa spectrometrului RMN al institutului și pune un tub de probă. El coboară cu mândrie dintr-un mic pas și zâmbește: „De aceea suntem foarte fericiți că anii noștri de muncă dau roade și că suntem chiar răsplătiți pentru asta”.

Milioane de oameni din întreaga lume sunt afectați

Grzegorz Popowicz face parte dintr-o echipă de cercetare care lucrează intens la aceste boli tropicale, care sunt cauzate de trei paraziți diferiți, dar înrudiți - așa-numiții tripanosomi. Se estimează că 20 de milioane de persoane sunt afectate: potrivit Organizației Mondiale a Sănătății (OMS), mai mult de șase milioane de persoane sunt infectate numai cu boala Chagas - în principal în America Centrală și de Sud. Există aproximativ 15.000 de decese anual. Dar chiar și în emisfera nordică, numărul ar putea crește în viitor din cauza migrației și a schimbărilor climatice. Paraziții sunt transmiși de muște mușcătoare, cum ar fi musca tsetse, muștele de cal sau bug-urile prădătoare. Agentul patogen se răspândește prin fluxul sanguin în gazda sa.

Zoom Michael Sattler este directorul Institutului de Biologie Structurală de la Helmholtz Zentrum München.

Perturbați metabolismul paraziților

O echipă de cercetare interdisciplinară de la Centrul Helmholtz din München, Universitatea Ruhr Bochum și Universitatea de Medicină din Varșovia vrea să oprească această creștere a gazdei. Folosind cele mai noi metode de biologie structurală, grupurile Ralf Erdmann (Universitatea Ruhr Bochum) și Michael Sattler (Helmholtz Zentrum München) au reușit să dezvolte o moleculă care blochează metabolismul parazitului într-un punct critic și, astfel, îl elimină.

Acest nou concept se bazează pe un reper în cercetarea de bază. Oamenii de știință se pot uita în urmă la mulți ani de colaborare. „La acel moment”, își amintește biologul structural Michael Sattler, „eu și Ralf Erdmann stăteam împreună după o conferință și vorbeam despre cercetările noastre. Atunci am realizat că acesta ar putea juca un rol cheie în combaterea paraziților.” biologia paraziților și au reușit să obțină ipoteza pentru un nou ingredient activ din aceasta.

Lucrările sale se concentrează pe așa-numiții peroxizomi: Acestea sunt organite celulare care pot fi găsite atât la oameni, cât și la paraziți și sunt esențiale pentru supraviețuirea organismelor unicelulare. „A trebuit să găsim diferențe între mașinile de import umane și cele parazitare”, explică Ralf Erdmann, „astfel încât să putem dezvolta inhibitori specifici care blochează mașinile vitale de import ale paraziților”.

Scopul a fost de a perturba metabolismul parazitului. Glicozomii - organitele tripanosomilor legate de peroxizom - ar putea fi identificate aici ca „călcâiul lui Ahile” al parazitului. Echipa a găsit o modalitate de a declanșa ceea ce este cunoscut sub numele de „dezastru metabolic” la paraziți, ceea ce duce la moartea lor. În acest scop, oamenii de știință au dezvoltat inhibitori personalizați cu ajutorul unor structuri de raze X de înaltă rezoluție și date de rezonanță magnetică nucleară (RMN), care se leagă de proteine, cum ar fi piesele de puzzle potrivite. „Știam încuietoarea", spune Grzegorz Popowicz, descriind procedura. „A fost treaba noastră să găsim cheia potrivită!"

La galerie

Importanța cercetării de bază

În calitate de cercetători de bază, Ralf Erdmann și Michael Sattler au studiat funcționarea organelor de mai mulți ani. Din această înțelegere, sa dezvoltat abordarea inovatoare a luptei împotriva paraziților. Deși cercetarea nu a vizat inițial direct un medicament, descoperirile ar putea indica acum calea către un ingredient activ orientat spre viitor.

„Dezvoltarea medicamentelor este posibilă numai pe o bază interdisciplinară”

Michael Sattler vede un mare potențial în combinația cercetării de bază și schimbul de echipe științifice din diferite domenii. Exemplul proiectului câștigător al Premiului Erwin Schrödinger 2020 arată eficiența unei astfel de colaborări, așa cum subliniază biologul structural: „Ralf Erdmann și cu mine am avut ideea unei noi abordări a ingredientelor active. Grzegorz Popowicz a stabilit apoi metodologia pentru screeningul medicamentelor și dezvoltarea de medicamente bazată pe structură. Maciej Dawidowski a sintetizat moleculele, iar Vishal Kalel le-a testat în cele din urmă în studii ample pe tripanosomi. "Michael Sattler subliniază importanța muncii în echipă pentru succesul proiectului:" Fiecare dintre acești oameni de știință este un expert în ceea ce face, dar niciunul dintre ei nu poate Dezvoltarea ingredientelor active de la început până la sfârșit. Acest lucru este posibil doar într-o manieră interdisciplinară. "

Premiul Erwin Schrödinger

Cu Premiul științific al Stifterverband - Premiul Erwin Schrödinger, Asociația Helmholtz și Stifterverband onorează realizări științifice sau inovatoare din punct de vedere tehnic remarcabile care au fost realizate în zonele de frontieră între diferite discipline de medicină, științe naturale și inginerești și la care au contribuit reprezentanți ai cel puțin două discipline a avea.

Cele trei boli parazitare dintr-o privire

Boala somnului din Africa

Boala somnului din Africa este o boală a sistemului limfatic și nervos. Agenții patogeni sunt paraziți unicelulari, așa-numiții tripanosomi. Infecția este transmisă de înțepături de la muștele tsetse infectate. Boala apare mai ales în Africa și are două faze: prima fază se manifestă de obicei prin simptome precum febră sau ganglioni limfatici umflați. A doua fază începe când parazitul pătrunde în sistemul nervos central și poate duce, printre altele, la o schimbare a personalității, confuzie și un ritm de somn zi-noapte modificat. În stadiile sale terminale, pacienții cad într-o stare crepusculară care dă numele bolii. Dacă nu este tratată, boala duce de obicei la moarte.

Boala Chagas

Boala Chagas - cunoscută și sub numele de boală americană a somnului - este, de asemenea, declanșată de tripanosomi și transmisă de bug-uri prădătoare nocturne, care suge sângele. Poate duce la boli ale inimii, organelor digestive și sistemului nervos. După o infecție există febră acută și dificultăți de respirație, mai târziu pot apărea paralizie intestinală și meningită. Medicamentele disponibile până acum sunt foarte toxice și nu există nicio opțiune de vaccinare. Boala Chagas apare în Mexic, precum și în America Centrală și de Sud.

Leishmaniaza

Leishmaniaza este o boală a pielii și a organelor care este transmisă de țânțarii fluture și declanșată de protozoare unicelulare. Leishmaniaza apare la nivel mondial în țările calde, în Europa de exemplu în Spania, Italia sau Turcia. Cazurile de boală în Germania sunt rare: Institutul Robert Koch presupune aproximativ 20 de boli pe an. Există numeroase variante ale leishmaniozei. Simptomele posibile sunt ulcerele pielii, febra, scăderea în greutate, umflarea ficatului și a splinei și tulburările gastro-intestinale. Boala poate fi ușoară sau severă, în funcție de gravitatea acesteia.

Surse: Institutul Tropical, Institutul Robert Koch, Organizația Mondială a Sănătății OMS