Første malaria-menneskelig kontakt kortlagt med Nobelprisvindende teknologi

Forskere fra Melbourne har taget et væsentligt skridt i retning af at udvikle en ny vaccine mod malaria, afslører for første gang en "atomisk skala"-plan af, hvordan parasitten invaderer menneskelige celler.

Ved at bruge den nobelprisvindende teknologi cryo-EM (kryo-elektronmikroskopi), forskerne kortlagde den tidligere skjulte første kontakt mellem Plasmodium vivax malariaparasitter og unge røde blodlegemer, de invaderer for at begynde parasitternes spredning i hele kroppen. Opdagelsen blev offentliggjort i dag i Natur .

Lektor Wai-Hong Tham og Dr. Jakub Gruszczyk fra Melbournes Walter and Eliza Hall Institute – i samarbejde med Dr. Rick Huang og Dr. Zhiheng Yu ved Howard Hughes Medical Institute (US) – løste mysteriet om parasittens molekylære maskineri. bruges til at låse på røde blodlegemer.

Dette væsentlige trin i malarialivscyklussen er begyndelsen på de klassiske symptomer forbundet med malaria – feber, kuldegysninger, utilpashed, diarré og opkastning - som kan vare uger eller endda længere.

Cryo-EM leverer vaccinenøgle

Tidligere i år, holdet opdagede P. vivax parasitter bruger den menneskelige transferrinreceptor til at få adgang til røde blodlegemer, en undersøgelse, de publicerede i Science. Nu, ved hjælp af revolutionerende cryo-EM teknologi, Lektor Tham sagde, at holdet var i stand til at overvinde tidligere tekniske udfordringer for at visualisere interaktionen på atomniveau.

"Vi har nu kortlagt, ned til atomniveau, præcis hvordan parasitten interagerer med den humane transferrinreceptor, " sagde lektor Tham.

"Dette er afgørende for at tage vores oprindelige opdagelse til næste trin - udvikling af potentielle nye antimalariamedicin og vacciner. Cryo-EM åbner virkelig døre for forskere til at visualisere strukturer, der tidligere var for store og komplekse til at 'løse' før."

P. vivax er den mest udbredte malariaparasit på verdensplan, og den overvejende årsag til malaria i langt de fleste lande uden for Afrika. På grund af dets tilbøjelighed til at 'gemme' sig uopdaget af immunsystemet i en persons lever, det er også den parasit nummer et, der er ansvarlig for tilbagevendende malariainfektioner.

Vejledt af 3D-kortet, Lektor Tham sagde, at holdet var i stand til at drille de præcise detaljer om parasit-vært-interaktionen, identificere de mest sårbare steder.

"Det er grundlæggende en designudfordring. P. vivax parasitter er utroligt forskellige - hvilket er en udfordring for udvikling af vacciner. Vi har nu identificeret det molekylære maskineri, der ville være det bedste mål for en antimalariavaccine, der er effektiv mod det bredeste udvalg af P. vivax parasitter, " hun sagde.

"Med denne hidtil usete detaljeringsgrad, vi kan nu begynde at designe nye terapier, der specifikt retter sig mod og forstyrrer parasittens invasionsmaskineri, forhindre malariaparasitter i at kapre menneskelige røde blodlegemer for at spredes gennem blodet og, ultimativt, overføres til andre."

Udnytter svage punkter

Dr. Gruszczyk sagde, at holdet også 'løste', hvordan antimalaria-antistoffer binder til og blokerer P. vivax parasitter for at forhindre dem i at invadere røde blodlegemer, ved hjælp af røntgenkrystallografifaciliteter ved den australske synkrotron.

"Med dette krystalkort, vi har identificeret yderligere 'svage punkter', der kunne udnyttes som terapeutiske mål. Oplysningerne giver os mulighed for at gå tilbage til parasitten og trække den del af proteinet ud, som vil lave den bedst mulige vaccine, " sagde Dr. Gruszczyk.