Trypanosomenmotilität in komplexen Umgebungen

• Antragsteller: Privatdozent Dmitry Fedosov, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Statistische Physik, Nichtlineare Dynamik, Komplexe Systeme, Weiche und fluide Materie, Biologische Physik ; Biophysik
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 492006804

Trypanosomen-Parasiten verursachen die Trypanosomiasis, eine Gruppe von Krankheiten, von der weltweit einige Millionen Menschen betroffen sind. Diese Parasiten sind in der Lage, in sehr unterschiedlichen Umgebungen zu überleben, unter anderem in Blut, verschiedenen Geweben und im Darm der Tsetsefliege. Darüber hinaus passen Trypanosomen ihre Eigenschaften (z. B. Vortrieb, Adhäsion) an eine bestimmte Umgebung an, um bestimmte Ziele oder Nischen zu erreichen. Es wird angenommen, dass die Parasiten die viskoelastischen Eigenschaften ihrer Umgebung für eine effiziente Fortbewegung nutzen. Dennoch bleibt die Frage, wie Trypanosomen ihren Weg durch sehr dichte Gewebeumgebungen erzwingen, aufgrund erheblicher experimenteller Schwierigkeiten weitgehend unbeantwortet. Die numerische Modellierung des Verhaltens von Trypanosomen in gewebeähnlichen Medien hat das Potenzial, bestehende experimentelle Untersuchungen zu ergänzen und zu einem besseren Verständnis der Trypanosomenmotilität in komplexen, dichten Umgebungen zu führen. Das Hauptziel unseres Projekts ist ein besseres Verständnis der effizienten Fortbewegung von Trypanosomen durch komplexe, dichte Umgebungen, die biologische Gewebe nachahmen, mit Hilfe numerischer Modellierung. In der ersten Phase des Schwerpunktprogramms haben wir ein flexibles und zuverlässiges Trypanosomenmodell entwickelt. Dieses Parasitenmodell wird zur Untersuchung der Trypanosomenmotilität durch eine dichte Suspension weicher, nicht haftender Partikel eingesetzt, um die Antriebsmechanismen in dichten, gewebeähnlichen Umgebungen besser zu verstehen. Darüber hinaus wird die Fortbewegung von Trypanosomen in einem Gewebemodell untersucht, in dem weiche Zellen an einander haften. Schließlich wird die Trypanosomen-Motilität in einem elastischen Netzwerk untersucht, das das Schwimmen des Parasiten in einem Hydrogel in vitro oder durch ein Interstitium zwischen Zellen in vivo nachahmt. Unser Projekt wird biophysikalische Mechanismen der Trypanosomenbewegung durch einige ihrer wesentlichen Lebensräume aufklären, sowie die Fähigkeit von Parasiten sich unter beengten Bedingungen in gewebeähnlichen Umgebungen zu bewegen. Dieses Projekt wird zu verschiedenen Aspekten des DFG-SPP 2332 Programms beitragen, einschließlich der parasitären Fortbewegung und der Interaktion mit ihrem Mikromilieu.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 2332: Physik des Parasitismus
• Mitverantwortlich: Professor Dr. Gerhard Gompper