Nová účinná látka proti parazitickým chorobám - Helmholtzova asociácia nemeckých výskumných centier

Milióny ľudí každý rok ochorejú na africkú spaciu chorobu, Chagasovu chorobu a leishmaniózu. Teraz vedci objavili nové slabé miesto parazitov a vyvinuli účinnú látku, ktorá ničí patogény. Za svoju interdisciplinárnu prácu boli ocenení Cenou Erwina Schrödingera 2020.

zväčšiť
Grzegorz Popowicz učí na Ústave štruktúrnej biológie v Helmholtz Zentrum München.

Tropické choroby ako africká spavá choroba, Chagasova choroba a leishmanióza sa šíria čoraz rýchlejšie po celom svete. Postihnutí trpia horúčkami a kožnými zmenami, v chronickom stave sa niektoré orgány zväčšujú a gastrointestinálny trakt je stále viac paralyzovaný. Liečba všetkých chorôb je zložitá a môže byť dokonca smrteľná. „V súčasnosti neexistujú dobré možnosti liečby: buď sú dostupné lieky veľmi toxické alebo nedostatočne účinné. Chceli sme s tým niečo urobiť, “hovorí Grzegorz Popowicz z Helmholtzovho centra v Mníchove, keď otvára dvere vlastného NMR spektrometra ústavu a umiestňuje skúmavku. Hrdo zostupuje z malého krôčika a usmieva sa: „Preto sme veľmi radi, že naše roky práce prinášajú ovocie a že sme za to dokonca odmeňovaní.“

Postihnuté sú to milióny ľudí na celom svete

Grzegorz Popowicz je súčasťou výskumného tímu, ktorý intenzívne pracuje na týchto tropických chorobách, ktoré spôsobujú tri rôzne, ale príbuzné parazity - takzvané trypanozómy. Odhaduje sa, že postihnutých je 20 miliónov ľudí: Podľa Svetovej zdravotníckej organizácie (WHO) je viac ako šesť miliónov ľudí infikovaných samotnou Chagasovou chorobou - hlavne v Strednej a Južnej Amerike. Ročne dôjde k asi 15 000 úmrtiam. Ale aj na severnej pologuli by ich počet mohol v budúcnosti stúpať v dôsledku migrácie a zmeny podnebia. Parazity sa prenášajú hryzavými muchami, ako sú mucha tse-tse, konské kone alebo dravé ploštice. Patogén sa šíri krvou v hostiteľovi.

Zoom Michael Sattler je riaditeľom Inštitútu pre štrukturálnu biológiu v Helmholtz Zentrum München.

Narušiť metabolizmus parazitov

Interdisciplinárny výskumný tím z Helmholtzovho centra v Mníchove, Ruhrskej univerzity v Bochume a varšavskej lekárskej univerzity chce tento nárast hostiteľa zastaviť. Pomocou najnovších metód štrukturálnej biológie boli skupiny Ralfa Erdmanna (Ruhr University Bochum) a Michaela Sattlera (Helmholtz Zentrum München) schopní vyvinúť molekulu, ktorá v kritickom bode blokuje metabolizmus parazita a tým ho eliminuje.

Táto nová koncepcia je založená na míľniku v základnom výskume. Vedci sa môžu ohliadnuť za mnohoročnou spoluprácou. „V tom čase," pamätá si štrukturálny biológ Michael Sattler, „sme s Ralfom Erdmannom sedeli spolu po konferencii a hovorili o našom výskume. Vtedy sme si uvedomili, že by mohol hrať kľúčovú úlohu v boji proti parazitom." biológie parazitov a dokázali z toho odvodiť hypotézu o novej účinnej látke.

Jej práca sa zameriava na takzvané peroxizómy: sú to bunkové organely, ktoré sa nachádzajú u ľudí aj parazitov a sú nevyhnutné pre prežitie jednobunkových organizmov. „Museli sme nájsť rozdiely medzi ľudským a parazitárnym dovozným mechanizmom," vysvetľuje Ralf Erdmann, „aby sme mohli vyvinúť špecifické inhibítory, ktoré blokujú životne dôležité dovozné mechanizmy parazitov."

Cieľom bolo narušiť metabolizmus parazita. Glykozómy - organely trypanozómov príbuzných s peroxizómom - by sa tu dali označiť ako „Achillova päta“ parazita. Tím našiel spôsob, ako vyvolať u parazitov takzvanú „metabolickú katastrofu“, ktorá vedie k ich smrti. Na tento účel vyvinuli vedci na mieru vyrobené inhibítory pomocou röntgenových štruktúr s vysokým rozlíšením a údajov o nukleárnej magnetickej rezonancii (NMR), ktoré sa viažu na proteíny ako zodpovedajúce kúsky skladačky. „Poznali sme zámok," hovorí Grzegorz Popowicz a popisuje postup. „Našou úlohou bolo nájsť ten správny kľúč!"

Do galérie

Dôležitosť základného výskumu

Ako hlavní vedci Ralf Erdmann a Michael Sattler dlhé roky študovali fungovanie organel. Z tohto porozumenia sa vyvinul inovatívny prístup v boji proti parazitom. Aj keď sa výskum spočiatku nezameriaval priamo na liek, zistenia by teraz mohli smerovať k budúcej účinnej látke.

„Vývoj liekov je možný iba na interdisciplinárnom základe“

Michael Sattler vidí veľký potenciál v kombinácii základného výskumu a výmeny vedeckých tímov z rôznych oblastí. Príklad víťazného projektu Ceny Erwina Schrödingera Prize 2020 ukazuje účinnosť takejto spolupráce, ako zdôrazňuje štrukturálny biológ: „S Ralfom Erdmannom sme dostali nápad na nový prístup k aktívnym látkam. Grzegorz Popowicz potom ustanovil metodiku skríningu liekov a vývoja liečiv na základe štruktúry. Maciej Dawidowski syntetizoval molekuly a Vishal Kalel ich nakoniec testoval v rozsiahlych štúdiách na trypanozómoch. “Michael Sattler zdôrazňuje dôležitosť tímovej práce pre úspech projektu:„ Každý z týchto vedcov je odborníkom na to, čo robí, ale nikto z nich nemôže Vývoj účinných látok od začiatku do konca. To je možné iba interdisciplinárnym spôsobom. “

Cena Erwina Schrödingera

Cenou za vedu Stifterverband - Cenou Erwina Schrödingera si Asociácia Helmholtz a Stifterverband ctia vynikajúce vedecké alebo technicky inovatívne úspechy, ktoré sa dosiahli v pohraničných oblastiach medzi rôznymi oblasťami medicíny, prírodných a technických vied a do ktorých prispeli zástupcovia najmenej dvoch disciplín. mať.

Stručný prehľad troch chorôb parazitov

Africká spavá choroba

Africká spavá choroba je ochorenie lymfatického a nervového systému. Patogény sú jednobunkové parazity, takzvané trypanozómy. Infekcia sa prenáša bodnutím infikovaných múch tse-tse. Toto ochorenie sa vyskytuje hlavne v Afrike a má dve fázy: Prvá fáza sa zvyčajne prejavuje príznakmi ako horúčka alebo opuchnuté lymfatické uzliny. Druhá fáza začína, keď parazit prenikne do centrálneho nervového systému a môže viesť okrem iného k zmene osobnosti, zmätenosti a zmene spánkového rytmu deň-noc. V terminálnych štádiách upadajú pacienti do stavu súmraku, ktorý dáva chorobe jej meno. Ak sa choroba nelieči, zvyčajne vedie k smrti.

Chagasova choroba

Chagasovu chorobu - známu tiež ako americká spavá choroba - spúšťajú tiež trypanozómy a prenášajú ju nočné dravé ploštice, ktoré sajú krv. Môže viesť k chorobám srdca, tráviacich orgánov a nervového systému. Po infekcii je akútna horúčka a dýchavičnosť, neskôr sa môže vyskytnúť črevná paralýza a zápal mozgových blán. Lieky, ktoré sú v súčasnosti k dispozícii, sú veľmi toxické a neexistuje možnosť očkovania. Chagasova choroba sa vyskytuje v Mexiku, ako aj v Strednej a Južnej Amerike.

Leishmanióza

Leishmanióza je ochorenie kože a orgánov prenášané komármi motýľov, ktoré je spúšťané jednobunkovými prvkami. Leishmanióza sa vyskytuje na celom svete v teplých krajinách, v Európe, napríklad v Španielsku, Taliansku alebo Turecku. Prípady chorôb v Nemecku sú zriedkavé: Inštitút Roberta Kocha predpokladá okolo 20 chorôb ročne. Existuje veľa variantov leishmaniózy. Možnými príznakmi sú kožné vredy, horúčka, strata hmotnosti, opuch pečene a sleziny a gastrointestinálne poruchy. Choroba môže byť ľahká alebo ťažká, v závislosti od jej závažnosti.

Zdroje: Tropický inštitút, Inštitút Roberta Kocha, Svetová zdravotnícka organizácia WHO