Neue Strategien in der Bekämpfung von Parasiten: Identifikation von Targetkandidaten am Beispiel von Kratzwürmern (Acanthocephala)

• Antragsteller: Professor Dr. Holger Herlyn
• Fachliche Zuordnung: Tiermedizin ; Bioinformatik und Theoretische Biologie ; Entwicklungsbiologie ; Evolution, Anthropologie ; Parasitologie und Biologie der Erreger tropischer Infektionskrankheiten ; Strukturbiologie
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 435334615

Kratzwürmer (Acanthocephala) sind weltweit verbreitete Parasiten, die im Darm von Wirbeltieren einschließlich des Menschen und seiner Nutztiere schmarotzen. In den großen Fischfarmen Südamerikas erreicht der Befall ein dermaßen starkes Ausmaß, dass es infolge verringerter Zuwachsraten, Deformationen und Tod der Fische zu deutlichen Produktivitätseinbußen kommt. Die gängigen Prophylaxen sind jedoch umweltbelastend oder nicht praktikabel. Zudem wirken viele Entwurmungsmittel (Anthelmintika), die gegen Kratzwürmer und andere Parasiten eingesetzt werden, auf die Zellen einer großen Bandbreite an Lebewesen toxisch. Für einige der Chemotherapeutika wird sogar eine Zweitnutzung als Zytostatikum in der Krebsbehandlung erwogen. Problematisch ist ferner, dass bereits Rückstände aus dem Einsatz von Anthelmintika in der Tierproduktion in Böden und Gewässern von Deutschland und anderen Staaten nachweisbar sind, wo sie vor allem wirbellose Organismen schädigen können. Nicht zuletzt wächst die Zahl an Stämmen von Parasiten, die Resistenzen gegen etablierte Anthelmintika zeigen. An dem somit hohen Bedarf an neuen Behandlungsoptionen setzt das vorgeschlagene Projekt an: Mittels eines neuartigen bioinformatischen Verfahrens sollen Proteine (Targetkandidaten) identifiziert werden, deren Hemmung eine effektive Abtötung von Parasiten bei gleichzeitiger Schonung von Mensch, Nutztier und Umwelt verspricht. Aufgrund ihrer schädigenden Wirkung in Fischfarmen und der großen Bedeutung von Aquakulturen für die menschliche Ernährung soll das bioinformatische Verfahren an fischparasitierenden Acanthocephalen etabliert werden. Dazu sollen evolutions- und entwicklungsbiologische Analysen von Genomen, Transkriptomen und Proteomen sowie Vorhersagen und Modellierungen der Proteinstruktur sein. Um eine hochspezifische Parasitenbekämpfung anzubahnen, soll ein Targetkandidat in der Evolution der Acanthocephala entstanden oder stark verändert worden sein. Zusätzlich soll ein Targetkandidat unabhängig vom Entwicklungsgrad der Würmer in verschiedenen Wirtstypen in großen Mengen gebildet werden. Die Hemmung eines so definierten Proteins verspricht einen Eingriff in essentielle Lebensfunktionen von Acanthocephalen und damit ihre effektive Abtötung. Auch soll ein Targetkandidat in exponiertem Gewebe exprimiert und daher gut zugänglich für Wirkstoffe sein und eine strukturbedingte Neigung zur Bindung von Liganden aufweisen. Soweit geeignete Liganden bereits in den Datenbanken vorhanden sind, soll ihre Interaktion mit Targetkandidaten simuliert werden. Nach dem Projekt können gegen die Targetkandidaten gerichtete Wirkstoffe angepasst bzw. entwickelt werden und auf ihre Effektivität gegen Acanthocephalen getestet werden. Um die Übertragbarkeit des Verfahrens auf andere Parasiten zu erleichtern, soll der Workflow über eine Internet-Plattform bereitgestellt werden. Nicht zuletzt stellt das Projekt grundlegende Erkenntnisse zur Evolution und phänotypischen Plastizität von Parasiten in Aussicht.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Thomas Hankeln