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„Radarfalle“ zeigt Tempo der Malaria-Erreger

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„Radarfalle“ zeigt Tempo der Malaria-Erreger
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Deutsche Forscher haben eine "Laser-Radarfalle" für Malaria-Parasiten entworfen und erstmals deren Geschwindigkeit und Kraftentwicklung gemessen. (Bild: Universitätsklinikum Heidelberg)
Geschwindigkeitsmessung der besonderen Art: Wie schnell und kraftvoll bewegen sich Malaria-Parasiten in Körpergewebe fort? Diese medizinisch relevante Frage haben Forscher des Universitätsklinikums Heidelberg durch clevere Laser-Technik geklärt. Ihre „Radarfalle“ belegt: Die Einzeller sind vergleichsweise rasant unterwegs – sie bewegen sich rund zehnmal schneller durch menschliches Gewebe als die Fresszellen der Körperabwehr. In einem Anschlussprojekt wollen sie nun herausfinden, welche molekularen Mechanismen der Bewegung zugrunde liegen. Dafür haben sie eine Forschungsförderung von 300.000 Euro erhalten.

Nach wie vor gehört die Malaria zu den schlimmsten Plagen der Menschheit. Therapien sind schwierig, denn der Erreger ist raffiniert und wie es scheint auch schwer fassbar: Die sogenannten Plasmodien gelangen ursprünglich durch einen Mückenstich vom Speichel der Mücke in den menschlichen Organismus. Von der Haut wandern sie dann in die Blutbahn, von dort in Leberzellen und anschließend in Blutkörperchen. Bei diesem Weg spielt auch zielgerichtete Eigenbewegung der einzelligen Wesen eine wichtige Rolle.

Einem kriechenden Übeltäter auf der Spur

Es ist bereits bekannt, dass die Parasiten für ihre Bewegungen abgewandelte Formen der gleichen Eiweißstoffe benutzen, die auch in menschlichen Muskeln stecken: Aktin und Myosin. Aktinproteine bilden bei den Parasiten eine Art Schiene in Bewegungsrichtung, auf der sich Myosinproteine wie kleine Motoren entlang bewegen und dadurch die Zelle nach vorne schieben. Die Bestandteile dieser Fortbewegungsmaschinerie sind weitgehend bekannt, die Leistungen und genauen Mechanismen jedoch noch unklar.

Pionier-Ergebnisse dazu sind nun den Forschern um Friedrich Frischknecht vom Zentrum für Infektionskrankheiten des Universitätsklinikums Heidelberg geglückt. Für ihre Messungen platzierten die Wissenschaftler winzige Plastik-Kügelchen auf der Oberfläche der Parasiten, auf die feine Laserstrahlen gerichtet waren. Das Kügelchen blieb dort an bestimmten Oberflächenstrukturen haften, sodass es der Einzeller bei der Fortbewegung nicht abstreifen konnte. Mit den Kügelchen als Fixierpunkt war es schließlich möglich, die Geschwindigkeit der Winzlinge zu erfassen. „Immerhin erreichen die 0,01 Millimeter langen Parasiten die beachtliche Geschwindigkeit von rund sieben Millimetern pro Stunde“, berichtet Frischknecht.

Außerdem konnten die Forscher auf die Kräfte der Parasiten rückschließen: Versuchte das Plasmodium sich von dem Kügelchen loszureißen, war es möglich, durch einen hochsensiblen Detektor die Kraft erfassen, die es dazu aufwendete. „Die Kräfte, die hier walten, sind natürlich minimal, wir konnten aber zeigen, dass die durch Myosin erzeugte Kraft auf die Oberflächenproteine des Parasiten übertragen wird, mit denen er sich auch an seiner Umgebung anheftet. Diese Messungen sind die Grundlage für unsere weiteren Untersuchungen“, so der Wissenschaftler.

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Förderung für ein vielversprechendes Projekt

Mit Hilfe von mikroskopischen High-Tech-Messverfahren will das Team nun zusammen mit internationalen Kollegen weitere medizinisch wichtige Fragen beantworten: Welche molekularen Mechanismen liegen der Bewegung zugrunde? Wie schafft es der Parasit,  so schnell durch menschliches Gewebe zu kriechen? Das Forscherteam wird dazu gentechnisch veränderte Parasiten herstellen, bei denen gezielt kleine Defekte in den Komponenten der Bewegungsmaschinerie erzeugt werden. Der Vergleich der Bewegungsfähigkeit dieser Plasmodien mit unveränderten soll dann zeigen, welche Bestandteile welche Funktion besitzen.

Das Projekt konnten nun bereits einen grundlegenden Erfolg verbuchen: Das internationale Wissenschaftlerteam setzte sich im Wettbewerb gegen 198 Mitbewerber um eine Förderung der „Human Frontier Science Program Organization“durch: Die Forscher heimsten eine Fördersumme von 300.000 Euro ein.
 

Quelle:

© wissenschaft.de – Martin Vieweg
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