Malariapatogen under røntgenmikroskopet

Malaria er en af ​​de mest truende infektionssygdomme i verden. Et internationalt hold har nu været i stand til at undersøge malariapatogener i røde blodlegemer in vivo ved hjælp af BESSY II røntgenmikroskopet og ALBA- og ESRF-synkrotronkilderne. Undersøgelserne afslører de mekanismer, som aktive stoffer bruger til at angribe patogenet. Dette kan bidrage til forbedring af behandlingsstrategier og lægemidler.

Omkring 40 procent af menneskeheden lever i områder, der er ramt af malaria. Omkring 200 millioner mennesker får sygdommen hvert år, og anslået 600, 000 mennesker dør som følge heraf. Anopheles-myg, der overfører malariapatogener, spreder sig på grund af klimaændringer. Disse patogener er encellede organismer (plasmodia), der sætter sig inde i de røde blodlegemer i deres værter og metaboliserer hæmoglobin for at vokse og formere sig.

Hovedvejen til at håndtere sygdommen er behandling med aktive stoffer i quinolinfamilien, og for nylig, fra artemisinin-familien. Imidlertid, den nøjagtige måde, hvorpå aktive forbindelser holder den patogene plasmodia i skak, har hidtil været genstand for kontroverser.

En afhandling vedrører fordøjelsesprocessen af ​​den patogene plasmodia. Forskning har vist, at plasmodia lagrer store mængder hæmoglobin i deres fordøjelsesvakuol, et organel, der ligner en taske. Dette frigiver jernholdige hæmozoinmolekyler, som plasmodia ikke kan tolerere. Plasmodierne formår at krystallisere disse giftige hæmozoinmolekyler, så de ikke længere kan forgifte dem. Tanken var, at aktive forbindelser kunne forhindre dannelsen af ​​hæmozoin -krystaller og dermed boykotte plasmodias afgiftningsproces.

Et hold ledet af Sergey Kapishnikov fra Københavns Universitet og Weizmann Institute of Science i Rehovot, Israel, sammen med dansk, Spansk, franske og berlinske kolleger, har nu for første gang undersøgt denne proces i inficerede blodceller. Blodcellerne var inficeret med malariapatogenet Plasmodium falciparum og derefter blandet med forskellige koncentrationer af bromkin fra quinolinfamilien.

Malariapatogener i blodceller kan kun undersøges in vivo og i deres naturlige miljø ved hjælp af røntgenmikroskopi ved synkrotronkilder. Andre undersøgelsesmetoder, såsom elektronmikroskopi, kræver, at patogenerne tørres og skæres i ultratynde skiver.

På BESSY II, Stephan Werner og Peter Guttmann var sammen med Sergey Kapishnikov i stand til at undersøge prøverne ved hjælp af røntgenmikroskopi. "Blodprøverne bliver lynfrosset til undersøgelsen, så vi kan observere patogenerne in vivo og også producere tredimensionelle røntgentomografibilleder, " forklarer Guttmann. Yderligere røntgenmikroskopiundersøgelser blev udført ved ALBA synkrotronlyskilden i Barcelona.

Fluorescensspektromikroskopi ved European Synchrotron Radiation Facility ESRF i Grenoble gjorde det muligt at kortlægge fordelingen af ​​grundstoffer i blodceller. Når det kombineres med den cellulære struktur afsløret af de tredimensionelle røntgenbilleder, bromokinfordelingen og dens virkemåde kunne fortolkes præcist. "Vi ser på vores billeder, at bromokinet ophobes på overfladen af ​​hæmozoin -krystaller. Dette bør føre til hæmning af krystalvæksten og dermed forstyrre afgiftningsprocessen af ​​plasmodia -parasitterne, "forklarer Kapishnikov.

Disse undersøgelser kan også udvides til andre lægemiddelgrupper såsom Artemisinin og giver værdifuld information til udformningen af ​​mere effektive malariabehandlinger.