Biophysikalische Mechanismen der Gewebeinvasion und Festsetzung von Parasiten in einem Mausmodell für Hakenwurminfektionen

• Antragsteller: Professor Dr. David Vöhringer; Professor Vasily Zaburdaev, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Parasitologie und Biologie der Erreger tropischer Infektionskrankheiten ; Statistische Physik, Nichtlineare Dynamik, Komplexe Systeme, Weiche und fluide Materie, Biologische Physik
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 551748372

Geschätzte 700 Millionen Menschen sind weltweit mit Hakenwürmern infiziert, was zu großen sozioökonomischen Problemen anlässlich verminderter Gesundheit durch Anämie, Unterernährung und Wachstumsstörungen bei Kindern führt. Obwohl Medikamente die Wurmlast reduzieren, ist die Behandlung oft ineffizient mit häufigen Reinfektionen und der Gefahr von Resistenzentwicklung. Der Helminth Heligmosomoides polygyrus bakeri (Hpb) ist ein natürlicher Wurmparasit bei Mäusen und wird im Labor als Modell für Hakenwurminfektionen und deren Kontrolle durch das Immunsystem verwendet. Larven des Wurms infizieren Mäuse oral und wandern zunächst in die Submukosa des Dünndarms, wo sie sich innerhalb einer Woche in Granuloma-ähnlichen Strukturen zu adulten Würmern entwickeln, dann ins Lumen des Darms zurückkehren, sich paaren und eine chronische Infektion etablieren. Physikalische Kräfte, die eine zentrale Rolle bei der Migration und Invasion der Submukosa, der Reifung in Granuloma-ähnlichen Strukturen und der Rückkehr ins Darmlumen spielen, sind bisher nicht untersucht worden. Zudem unterscheiden sich die Prozesse dramatisch zwischen Primär- und Sekundärinfektion, was durch die Aktivität des Immunsystems erklärt werden kann. Bei Sekundärinfektion bleiben die Larven im Granulom eingeschlossen, wobei der zugrundeliegende Mechanismus bisher nicht verstanden ist. Wir vermuten, dass der Verlauf der Infektion durch biophysikalischen Eigenschaften der Hpb Larven, des Gewebes des Wirtsorganismus und der Interaktion zwischen Larven und Wirt bestimmt wird. Diese Hypothese testen wir mit einer Kombination aus in vivo Bildgebung und modernen biophysikalischen Methoden, um Kräfte und Materialeigenschaften mit statistischen Methoden und Modellierungen zu bestimmen. Im Zentrum unserer Untersuchungen stehen dabei sowohl die Messung von Bewegungen und Kräften der Larven bei der Invasion des Gewebes und innerhalb von Granulomen, als auch die Bestimmung der mechanischen Eigenschaften von Granulomen in Abhängigkeit des Immunstatus des Wirts. Unsere Ergebnisse würden eine zusammenhängende Beschreibung der Rolle physikalischer Parameter bei der Interaktion von Wurm und Parasit darstellen, wodurch neue Strategien für die Therapie von Helminthinfektionen entwickelt werden könnten.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 2332: Physik des Parasitismus