Parasiten einen enormen Tribut fordern auf die Gesundheit von Mensch und Tier. Forscher haben jedoch möglicherweise einen Weg gefunden, Patienten mit Hirnerkrankungen und einem weit verbreiteten Hirnparasiten zu Feinden zu machen.
Eine neue Studie veröffentlicht in Naturmikrobiologie hat als Erster den einzelligen Parasiten Toxoplasma gondii eingesetzt, um therapeutische Proteine in Gehirnzellen zu injizieren. Das Gehirn ist sehr wählerisch, was es in sich aufnimmt, darunter auch viele Medikamente, was die Behandlungsmöglichkeiten für neurologische Erkrankungen einschränkt.
Als Professor für MikrobiologieIch habe meine Karriere der Suche nach Möglichkeiten zur Abtötung gefährlicher Parasiten wie Toxoplasma gewidmet. Mich fasziniert die Aussicht, dass wir ihre Waffen vielleicht zur Behandlung anderer Krankheiten einsetzen können.
Mikroben als Medizin
Seit Wissenschaftler erkannten, dass mikroskopisch kleine Organismen Krankheiten verursachen können – im 19. Jahrhundert Keimtheorie der Krankheit– die Menschheit ist auf der Suche nach Möglichkeiten, Infektionserreger aus ihrem Körper fernzuhalten. Die verständliche Abneigung vieler Menschen gegen Keime lässt die Idee, diese mikrobiellen Gegner für therapeutische Zwecke einzusetzen, möglicherweise widersinnig erscheinen.
Doch die Prävention und Behandlung von Krankheiten durch die Einmischung eben jener Mikroben, die uns bedrohen, hat eine Geschichte, die weit vor der Keimtheorie liegt. Schon im 16. JahrhundertIm Nahen Osten und in Asien stellten Menschen fest, dass diejenigen, die das Glück hatten, Pocken zu überleben, sich nie wieder ansteckten. Diese Beobachtungen führten zu der Praxis, eine nicht infizierte Person absichtlich dem Material aus den eitergefüllten Wunden einer infizierten Person auszusetzen – die ohne ihr Wissen abgeschwächte Pockenviren enthielten –, um sie vor einer schweren Erkrankung zu schützen.
Dieses Konzept der Impfung hat zu einer Fülle von Impfstoffen die unzählige Leben gerettet haben.
Viren, Bakterien und Parasiten haben auch viele Tricks entwickelt, um in Organe wie das Gehirn einzudringen und könnten umgerüstet für die Verabreichung von Medikamenten in den Körper. Solche Anwendungen könnten sein: Viren für die Gentherapie Und Darmbakterien zur Behandlung einer Darminfektion bekannt als C. diff.
Warum können wir gegen Gehirnerkrankungen nicht einfach eine Pille nehmen?
Tabletten bieten eine bequeme und wirksame Möglichkeit, Arzneimittel in den Körper zu bringen. Chemische Drogen wie Aspirin oder Penicillin sind klein und werden leicht vom Darm in den Blutkreislauf aufgenommen.
Biologische Medikamente wie Insulin oder Semaglutid hingegen sind große und komplexe Moleküle, die im Magen leicht zerfallen können, bevor sie aufgenommen werden können. Außerdem sind sie zu groß, um durch die Darmwand in den Blutkreislauf zu gelangen.
Alle Medikamente, insbesondere Biologika, können aufgrund der Blut-Hirn-Schranke nur schwer ins Gehirn eindringen. Die Blut-Hirn-Schranke ist eine Zellschicht, die die Blutgefäße des Gehirns auskleidet und wie ein Torwächter fungiert, um Keime und andere unerwünschte Substanzen daran zu hindern, in die Neuronen zu gelangen.
Wissenschaftler haben Toxoplasma so weiterentwickelt, dass es Medikamente an die Neuronen abgeben kann.
Toxoplasma bietet Lieferdienst für Gehirnzellen an
Toxoplasma-Parasiten infizieren alle Tiere, einschließlich Menschen. Eine Infektion kann auf verschiedene Weise erfolgen, unter anderem durch die Aufnahme von Sporen aus dem Stuhl infizierter Katzen oder durch den Verzehr von kontaminiertem Fleisch oder Wasser. Toxoplasmose Bei ansonsten gesunden Menschen verursacht sie lediglich leichte Symptome, kann jedoch bei immungeschwächten Menschen und beim ungeborenen Fötus schwerwiegende Folgen haben.
Anders als die meisten Krankheitserreger kann Toxoplasma die Blut-Hirn-Schranke überwinden und in Gehirnzellen eindringen. Sobald der Parasit in Neuronen ist, setzt er eine Reihe von Proteinen frei, die die Genexpression in seinem Wirt verändernwas ein Faktor sein kann bei der Verhaltensänderungen es verursacht bei infizierten Tieren und Menschen.
In einer neuen Studie hat ein internationales Forscherteam das System gekapert, das Toxoplasma nutzt um Proteine in seine Wirtszelle zu sezernieren. Das Team hat Toxoplasma gentechnisch so verändert, dass es ein Hybridprotein bildet, indem es eines seiner sezernierten Proteine mit einem Protein namens MeCP2das die Genaktivität im Gehirn reguliert – und so MeCP2 quasi huckepack in die Neuronen transportiert. Forscher fanden heraus, dass die Parasiten das MeCP2-Proteinhybrid sowohl in in einer Petrischale gezüchtete Neuronen als auch in die Gehirne infizierter Mäuse absonderten.
Ein genetischer Defekt im Gen MECP2 führt zu einer seltenen Gehirnentwicklungsstörung namens Rett-SyndromGentherapie-Studien Verwendung von Viren zur Übertragung des MeCP2-Proteins zur Behandlung des Rett-Syndroms sind in Arbeit. Wenn Toxoplasma eine Form des MeCP2-Proteins in Gehirnzellen einschleusen kann, könnte dies eine weitere Behandlungsmöglichkeit für diese derzeit unheilbare Krankheit bieten. Es könnte auch eine weitere Behandlungsmöglichkeit für andere neurologische Probleme bieten, die durch fehlerhafte Proteine entstehen, wie Alzheimer und Parkinson.
Der lange Weg liegt vor uns
Der Weg vom Labortisch bis zum Krankenbett ist lang und voller Hindernisse. Man sollte daher nicht damit rechnen, dass man künstlich erzeugtes Toxoplasma schon bald in der Klinik sehen wird.
Die offensichtliche Komplikation bei der Verwendung von Toxoplasma für medizinische Zwecke besteht darin, dass es eine schwere, lebenslange Infektion hervorrufen kann, die derzeit unheilbar ist. Eine Infektion mit Toxoplasma kann schädigen lebenswichtige Organsystemeeinschließlich Gehirn, Augen und Herz.
Bis zu ein Drittel der Menschen weltweit tragen derzeit Toxoplasma in ihrem Gehirn, anscheinend ohne Zwischenfälle. Neuere Studien haben eine Infektion mit einem erhöhten Risiko für Schizophrenie, Wutanfälle und Rücksichtslosigkeit in Zusammenhang gebracht, was darauf hindeutet, dass diese stille Infektion Bei manchen Menschen besteht die Gefahr schwerer neurologischer Probleme.
Die weite Verbreitung von Toxoplasma-Infektionen kann eine weitere Komplikation darstellen, da sie viele Menschen von einer Behandlung mit dem Mittel ausschließt. Da Milliarden von Menschen, die den Parasiten bereits in sich tragen, eine Immunität gegen zukünftige Infektionen entwickelt haben, würden therapeutische Formen von Toxoplasma nach der Injektion rasch von ihrem Immunsystem zerstört.
In manchen Fällen überwiegen die Vorteile der Verwendung von Toxoplasma als Arzneimittelträger die Risiken. Die Entwicklung harmloser Formen dieses Parasiten könnte die Proteine produzieren, die Patienten benötigen, ohne das Organ – das Gehirn – zu schädigen, das definiert, wer wir sind.
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