Toxoplasmose: Vermehrung von Parasiten in Wirtszelle gestoppt

Die Toxoplasmose gehört zu den weltweit am meisten verbreiteten Zoonosen. Dabei handelt es sich um eine Infektionskrankheit, die von Katzen auf Menschen übertragen werden kann. Zudem können sich Menschen durch den Verzehr von nicht durchgebratenem Fleisch infizieren. Vor allem für Schwangere ist eine Infektion gefährlich, da sie zu Missbildungen beim Fötus führen kann.

Verursacher der Krankheit ist der einzellige Parasit Toxoplasma gondii. Innerhalb der Wirtszelle bildet er ein kleines Bläschen. Diese sogenannte parasitophore Vakuole sorgt für den Nährstoffaustausch und die synchrone Zellteilung. Dabei sind die entstandenen Tochterzellen innerhalb der Vakuole über ein Netzwerk – vergleichbar einer Nabelschnur – miteinander verbunden. Bis zu 64 Tochterzellen können sich in dem Bläschen bilden. Sobald die Abkömmlinge reif sind, sorgt ein Regulationsmechanismus dafür, dass die Vakuole mit den darin gebildeten Strukturen aufgelöst wird. Das ist der Zeitpunkt, an dem die Tochterzellen mobil werden und neue Wirtszellen befallen.

Hoffnung für die Entwicklung neuer Medikamente

Bislang war nicht bekannt, welche Gene die Proteine codieren, die den Austritt aus der Wirtszelle steuern. Um erstere zu identifizieren, haben Prof. Markus Meißner, Leiter des LMU-Lehrstuhls für Experimentelle Parasitologie, und sein Team gemeinsam mit Kollegen der University of Glasgow (Schottland) ein neuartiges genetisches Screeningverfahren entwickelt, das auf der „Genschere“ cas9 basiert, und eine Bibliothek von 320 parasitenspezifischen Genen untersucht. Dabei haben sie zwei Gene entdeckt, ohne die ein Zellaustritt unmöglich ist.

Die gezielte Zerstörung dieser Gene führte zu einer Blockade des Austritts und damit zum Tod der nächsten Parasitengeneration innerhalb der Wirtszelle. „Damit ist der Weg frei für die Entwicklung potenzieller Wirkstoffe, welche die Funktion der entsprechenden Proteine blockieren und so die Verbreitung stoppen könnten“, kommentiert Markus Meißner.

Toxoplasma gondii ist eng mit dem Malariaerreger Plasmodium falciparum verwandt. Deshalb dient der Parasit als Modellorganismus für den Erreger der Tropenkrankheit, an der jährlich weltweit Hunderttausende Menschen sterben. „Wir gehen davon aus, dass ähnliche Prozesse die Vermehrung des Malariaerregers steuern“, erklärt LMU-Parasitologin Dr. Elena Jimenez-Ruiz. „Wir werden als nächstes untersuchen, welche Funktionen diese Proteine im Malaria-Erreger haben und ob es mögliche Ansatzpunkte für die Entwicklung neuer Medikamente gibt.“

Wei Li, Janessa Grech, Johannes Felix Stortz, Matthew Gow, Javier Periz, Markus Meissner and Elena Jimenez-Ruiz. A phenotypic screen using splitCas9 identifies essential genes required for actin regulation during host cell egress and invasion by Toxoplasma gondii. Nature microbiology, 2022.