Нова активна съставка срещу паразитни болести - Асоциацията на германските изследователски центрове Helmholtz

Милиони хора развиват нашествия на африканска сънна болест, болест на Шагас и лайшманиоза всяка година. Сега изследователите са открили ново слабо място в паразитите и са разработили активна съставка, която убива патогените. За своята интердисциплинарна работа те бяха отличени с наградата Erwin Schrödinger 2020.

мащабиране
Гжегож Попович преподава в Института по структурна биология към Helmholtz Zentrum München.

Тропическите болести като африканска сънна болест, болест на Шагас и лайшманиоза се разпространяват все по-бързо по света. Засегнатите страдат от треска и кожни промени, при хронично състояние някои органи се увеличават и стомашно-чревният тракт е все по-парализиран. Лечението на всички заболявания е трудно и дори може да бъде фатално. „Понастоящем няма добри възможности за лечение: или наличните лекарства са много токсични, или не са достатъчно ефективни. Искахме да направим нещо по въпроса “, казва Гжегож Попович от центъра на Хелмхолц в Мюнхен, докато отваря вратата на собствения ЯМР спектрометър на института и поставя проба. Той с гордост слиза от малка стъпка и се усмихва: „Затова сме много щастливи, че годините ни на работа дават плод и че дори сме възнаградени за това“.

Милиони хора по света са засегнати

Гжегож Попович е част от изследователски екип, който работи интензивно по тези тропически болести, които се предизвикват от три различни, но свързани паразити - така наречените трипанозоми. Приблизително 20 милиона души са засегнати: Според Световната здравна организация (СЗО) повече от шест милиона души са заразени само с болестта на Шагас - главно в Централна и Южна Америка. Има около 15 000 смъртни случая годишно. Но дори в северното полукълбо броят им може да се увеличи в бъдеще поради миграцията и изменението на климата. Паразитите се предават чрез ухапване на мухи като муха цеце, конски мухи или хищни бъгове. Патогенът се разпространява през кръвта в гостоприемника си.

Zoom Michael Sattler е директор на Института за структурна биология към Helmholtz Zentrum München.

Нарушават метаболизма на паразитите

Интердисциплинарен изследователски екип от Центъра Хелмхолц Мюнхен, Рурския университет в Бохум и Варшавския медицински университет иска да спре това увеличение на приемащата страна. Използвайки най-новите методи за структурна биология, групите на Ралф Ердман (Университет Рур в Бохум) и Майкъл Сатлер (Helmholtz Zentrum München) успяха да развият молекула, която блокира метаболизма на паразита в критична точка и по този начин го елиминира.

Тази нова концепция се основава на крайъгълен камък в основните изследвания. Учените могат да погледнат назад в дългогодишното сътрудничество. "По това време", спомня си структурният биолог Майкъл Сатлър, "Ралф Ердман и аз седяхме заедно след конференция и разговаряхме за нашето изследване. Тогава разбрахме, че то може да играе ключова роля в борбата с паразитите." биологията на паразитите и са успели да извлекат хипотезата за нова активна съставка от това.

Нейната работа се фокусира върху така наречените пероксизоми: Това са клетъчни органели, които могат да бъдат намерени както при хора, така и при паразити и са от съществено значение за оцеляването на едноклетъчните клетки. „Трябваше да открием разлики между човешкия и паразитния механизъм за внос,“ обяснява Ралф Ердман, „за да можем да разработим специфични инхибитори, които блокират жизненоважната машина за внос на паразитите“.

Целта беше да се наруши метаболизма на паразита. Гликозомите - органелите на трипанозомите, свързани с пероксизомата - тук биха могли да бъдат идентифицирани като „ахилесовата пета“ на паразита. Екипът намери начин да предизвика това, което е известно като „метаболитна катастрофа“ при паразитите, което води до тяхната смърт. За тази цел учените са разработили специално създадени инхибитори с помощта на рентгенови структури с висока разделителна способност и данни от ядрено-магнитен резонанс (NMR), които се свързват с протеините като съвпадащи парчета пъзел. „Знаехме ключалката", казва Гжегож Попович, описвайки процедурата. „Нашата работа беше да намерим правилния ключ!"

Към галерията

Значение на основните изследвания

Като основни изследователи Ралф Ердман и Майкъл Сатлър от много години изучават функционирането на органелите. От това разбиране се развива иновативният подход за борба с паразитите. Въпреки че първоначално изследването не е било насочено директно към лекарство, констатациите вече могат да посочат пътя към ориентирана към бъдещето активна съставка.

„Разработването на наркотици е възможно само на интердисциплинарна основа“

Майкъл Сатлър вижда голям потенциал в комбинацията от основни изследвания и обмена на научни екипи от различни области. Примерът с печелившия проект на наградата Erwin Schrödinger 2020 показва ефективността на такова сътрудничество, както подчертава структурният биолог: „Ралф Ердман и аз имахме идеята за нов подход с активни съставки. Тогава Гжегож Попович установи методологията за скрининг на наркотици и структурно базирано разработване на лекарства. Maciej Dawidowski синтезира молекулите и накрая Vishal Kalel ги тества в обширни проучвания в трипанозомите. "Майкъл Сатлър подчертава значението на работата в екип за успеха на проекта:„ Всеки от тези учени е експерт в това, което прави, но никой от тях не може Разработване на активни съставки от началото до края. Това е възможно само на интердисциплинарна основа. "

Наградата на Ервин Шрьодингер

С наградата за наука на Stifterverband - наградата Erwin Schrödinger, Асоциацията Helmholtz и Stifterverband почитат изключителни научни или технически иновативни постижения, постигнати в граничните области между различни предмети на медицината, природните и инженерните науки и в които представители на поне две дисциплини са допринесли имам.

Трите паразитни болести с един поглед

Африканска сънна болест

Африканската сънна болест е заболяване на лимфната и нервната система. Патогените са едноклетъчни паразити, така наречените трипанозоми. Инфекцията се предава чрез ужилвания от заразени мухи цеце. Болестта се среща главно в Африка и има две фази: Първата фаза обикновено се проявява чрез симптоми като треска или подути лимфни възли. Втората фаза започва, когато паразитът проникне в централната нервна система и може да доведе, наред с други неща, до промяна на личността, объркване и променен ритъм на сън ден-нощ. В крайните си стадии пациентите изпадат в полумрак, което дава името на болестта. Ако не се лекува, болестта обикновено води до смърт.

Болест на Шагас

Болестта на Шагас - известна още като американска сънна болест - също се предизвиква от трипанозоми и се предава от нощни, кръвосмучещи хищнически бъгове. Това може да доведе до заболявания на сърцето, храносмилателните органи и нервната система. След инфекция има остра треска и задух, по-късно може да настъпи чревна парализа и менингит. Наличните в момента лекарства са много токсични и няма възможност за ваксинация. Болестта на Шагас се среща в Мексико, както и в Централна и Южна Америка.

Лайшманиоза

Лайшманиозата е заболяване на кожата и органите, предавано от комари-пеперуди, което се предизвиква от едноклетъчни протозои. Лайшманиозата се среща по целия свят в топлите страни, в Европа например в Испания, Италия или Турция. Случаите на заболяване в Германия са редки: Институтът Робърт Кох предполага около 20 заболявания годишно. Има многобройни варианти на лайшманиоза. Възможни симптоми са кожни язви, треска, загуба на тегло, подуване на черния дроб и далака и стомашно-чревни разстройства. Заболяването може да бъде леко или тежко, в зависимост от тежестта му.

Източници: Тропически институт, Институт Робърт Кох, Световната здравна организация СЗО