Neue Wirkstofffamilie zeigt vielversprechende Wirkung bei der Behandlung parasitärer Würmer
Zuletzt überprüft: 14.06.2024
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Ein internationales Forscherteam unter der Leitung der Universität Toronto hat eine Familie natürlicher Verbindungen entdeckt, die das Potenzial haben, neue und wirksamere Behandlungen für parasitäre Würmer zu entwickeln. Diese Verbindungen blockieren einen einzigartigen Stoffwechselprozess, den Würmer zum Überleben im menschlichen Darm nutzen.
Parasitäre, im Boden lebende Würmer richten in Entwicklungsländern in den Tropen verheerende Schäden an. Eine Infektion mit diesen Parasiten führt zu Unwohlsein, Schwäche, Unterernährung und anderen schwächenden Symptomen und kann Geburtsfehler verursachen und das Wachstum von Kindern beeinträchtigen.
Parasitäre, im Boden lebende Würmer infizieren weltweit mehr als eine Milliarde Menschen, vor allem in einkommensschwachen Gemeinden in Entwicklungsländern, in denen es an umfassenden Gesundheits- und Sanitärsystemen mangelt. Parasiten werden immer weniger anfällig für die wenigen verfügbaren Anthelminthika, daher ist die Suche nach neuen Wirkstoffen dringend erforderlich.
Taylor Davie, Erstautor der Studie und Doktorand am Donnelly Center for Cellular and Biomolecular Research der Universität Toronto
Die Studie wurde heute in der Zeitschrift Nature Communications veröffentlicht.
Viele Arten parasitärer Würmer verbringen den Großteil ihres Lebenszyklus in einem menschlichen Wirt. Um sich an die Bedingungen der Darmumgebung, insbesondere an den Sauerstoffmangel, anzupassen, wechselt der Parasit zu einem Stoffwechseltyp, der von einem Molekül namens Rhodochinon (RQ) abhängt.
Mithilfe des RQ-abhängigen Stoffwechsels kann der Parasit viele Monate lang in seinem menschlichen Wirt überleben.
Das Forschungsteam beschloss, den adaptiven Stoffwechselprozess des parasitären Wurms ins Visier zu nehmen, da RQ nur im System des Parasiten vorhanden ist; der Mensch produziert oder verwendet RQ nicht. Daher töten Verbindungen, die die Produktion oder Aktivität dieses Moleküls regulieren können, den Parasiten selektiv ab, ohne dem menschlichen Wirt zu schaden.
Die Forscher untersuchten natürliche Verbindungen, die aus Pflanzen, Pilzen und Bakterien isoliert wurden, mithilfe des Modellorganismus C. Elegans. Obwohl dieser Wurm kein Parasit ist, ist er für seinen Stoffwechsel auch auf RQ angewiesen, wenn kein Sauerstoff verfügbar ist.
„Dies ist das erste Mal, dass wir nach Medikamenten suchen konnten, die speziell auf den ungewöhnlichen Stoffwechsel dieser Parasiten abzielen“, sagte Andrew Fraser, der leitende Forscher der Studie und Professor für Molekulargenetik am Donnelly Center und der Temerty School of Medicine.
„Diese Untersuchung wurde durch die jüngsten Erfolge unserer Gruppe und anderer bei der Verwendung von C. Elegans zur Untersuchung des RQ-abhängigen Stoffwechsels sowie durch unsere Zusammenarbeit mit RIKEN, einer der größten Forschungsagenturen Japans, ermöglicht. Wir haben ihre herausragende Sammlung von 25.000 natürlichen Verbindungen gescannt, was zur Entdeckung einer Familie von Benzimidazolverbindungen führte, die Würmer abhängig von dieser Art von Stoffwechsel töten.“
Forscher schlagen vor, zur Behandlung parasitärer Würmer ein Mehrfachdosisschema mit einer neu entdeckten Familie von Verbindungen zu verwenden. Obwohl eine Einzeldosisbehandlung für Massenmedikamentenbehandlungsprogramme bequemer ist, ist ein längeres Behandlungsprogramm bei der Abtötung von Parasiten wirksamer.
„Wir sind sehr zufrieden mit den Ergebnissen der Forschung, für die wir unsere Bibliothek verwendet haben“, sagte Hiroyuki Osada, Professor für Pharmazie an der Shizuoka-Universität und Leiter der Gruppe für chemische Biologie am RIKEN Center for Sustainable Resources.
„Die Studie demonstriert die Leistungsfähigkeit des Screening-Ansatzes, der es den Forschern in diesem Fall ermöglicht, eine sehr große Anzahl von Molekülen innerhalb einer konzentrierten Sammlung von Naturprodukten zu screenen. Screens sind sehr effizient, was für die Beantwortung dringender Forschungsfragen von globaler Bedeutung wie dieser von entscheidender Bedeutung ist.“
Die nächsten Schritte für das Forschungsteam umfassen die Verfeinerung der neuen Klasse von Inhibitoren durch zusätzliche In-vivo-Tests mit parasitären Würmern, die vom Kaiser-Labor an der Universität Basel in der Schweiz durchgeführt werden, und die Fortsetzung der Suche nach Verbindungen, die RQ hemmen.
„Diese Studie ist erst der Anfang“, sagte Fraser. „Wir haben mehrere andere sehr wirksame Verbindungen gefunden, die diesen Stoffwechsel beeinflussen, darunter erstmals eine Verbindung, die die Fähigkeit der Würmer blockiert, RQ zu produzieren. Wir hoffen, dass unsere Untersuchungen dazu beitragen werden, Medikamente zur Behandlung wichtiger Krankheitserreger auf der ganzen Welt zu entwickeln.“
Diese Forschung wurde von den Institutes of Health Canada und der European Molecular Biology Organization unterstützt.