Neue Wirkstofffamilie ist vielversprechend bei der Behandlung von parasitären Würmern

Ein internationales Forscherteam unter Leitung der Universität Toronto hat eine Gruppe natürlicher Verbindungen entdeckt, die das Potenzial haben, neue und wirksamere Behandlungen gegen parasitäre Würmer zu entwickeln. Diese Verbindungen blockieren einen einzigartigen Stoffwechselprozess, den die Würmer zum Überleben im menschlichen Darm nutzen.

Bodenbürtige parasitäre Würmer richten in tropischen Entwicklungsländern verheerende Schäden an. Eine Infektion mit diesen Parasiten führt zu Unwohlsein, Schwäche, Unterernährung und anderen belastenden Symptomen. Sie kann bei Kindern Geburtsfehler verursachen und ihr Wachstum beeinträchtigen.

Weltweit sind über eine Milliarde Menschen von bodenbürtigen parasitären Würmern befallen, vor allem in armen Gemeinden von Entwicklungsländern, in denen es an umfassenden Gesundheits- und Sanitärsystemen mangelt. Die Parasiten reagieren immer weniger auf die wenigen verfügbaren Antihelminthika, daher ist die Entwicklung neuer Wirkstoffe dringend erforderlich.

Taylor Davie, Erstautor der Studie und Doktorand am Donnelly Centre for Cellular and Biomolecular Research der Universität Toronto

Die Studie wurde heute in der Fachzeitschrift Nature Communications veröffentlicht.

Viele Arten parasitärer Würmer verbringen den Großteil ihres Lebenszyklus im menschlichen Wirt. Um sich an die Darmflora und insbesondere an den Sauerstoffmangel anzupassen, stellt der Parasit auf einen Stoffwechsel um, der auf dem Molekül Rhodochinon (RQ) basiert.

Der Parasit kann mithilfe eines RQ-abhängigen Stoffwechsels viele Monate lang in seinem menschlichen Wirt überleben.

Das Forschungsteam entschied sich, den adaptiven Stoffwechselprozess des parasitären Wurms anzugreifen, da RQ nur im Körper des Parasiten vorkommt; der Mensch produziert oder nutzt RQ nicht. Daher würden Verbindungen, die die Produktion oder Aktivität dieses Moleküls regulieren können, den Parasiten selektiv abtöten, ohne den menschlichen Wirt zu schädigen.

Die Forscher untersuchten natürliche Verbindungen, die aus Pflanzen, Pilzen und Bakterien isoliert wurden, am Modellorganismus C. elegans. Obwohl dieser Wurm kein Parasit ist, ist er für seinen Stoffwechsel ebenfalls 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 Fortschritte 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 untersuchten deren bemerkenswerte Sammlung von 25.000 natürlichen Verbindungen und entdeckten dabei eine Familie von Benzimidazolverbindungen, die Würmer töten, die auf diesen Stoffwechseltyp angewiesen sind.“

Forscher schlagen eine Mehrfachdosistherapie mit einer neu entdeckten Wirkstoffgruppe zur Behandlung parasitärer Würmer vor. Während eine Einzeldosisbehandlung für Massenbehandlungsprogramme praktischer ist, wäre eine längere Behandlung wirksamer bei der Abtötung der Parasiten.

„Wir sind sehr zufrieden mit den Ergebnissen der Studie, für die wir unsere Bibliothek verwendet haben“, sagte Hiroyuki Osada, Professor für Pharmazie an der Universität Shizuoka und Leiter der Gruppe für chemische Biologie am RIKEN Center for Sustainable Resources.

„Die Studie demonstriert die Leistungsfähigkeit des Screening-Ansatzes, der es 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.“

Zu den nächsten Schritten des Forschungsteams gehört die Verfeinerung der neuen Inhibitorklasse durch zusätzliche In-vivo-Tests mit parasitären Würmern, die von Kaisers Labor an der Universität Basel in der Schweiz durchgeführt werden, sowie die Fortsetzung der Suche nach Verbindungen, die RQ hemmen.

„Diese Studie ist erst der Anfang“, sagte Fraser. „Wir haben mehrere weitere sehr wirksame Verbindungen gefunden, die diesen Stoffwechsel beeinflussen, darunter erstmals eine Verbindung, die die Fähigkeit der Würmer zur RQ-Produktion blockiert. Wir hoffen, dass unsere Untersuchungen dazu beitragen werden, Medikamente zur Behandlung wichtiger Krankheitserreger weltweit zu entwickeln.“

Diese Forschung wurde von den Health Institutes of Canada und der European Molecular Biology Organization unterstützt.