Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Überlebensstrategie des Tuberkuloseerregers aufgedeckt

13.07.2007
Ein Drittel der Weltbevölkerung ist mit dem Tuberkuloseerreger Mycobacterium tuberculosis infiziert, und gegen zwei Millionen Menschen sterben jährlich an der Infektionskrankheit. Ein Forscherteam am Biozentrum der Universität Basel hat nun einen Weg erkannt, auf dem das tödliche Bakterium seine Zerstörung durch die menschliche Immunabwehr verhindert. Die Forschungsergebnisse werden heute in der der Fachzeitschrift "Cell" veröffentlicht.

Der Tuberkuloseerreger M. tuberculosis besitzt die aussergewöhnliche Fähigkeit, sich innerhalb von Fresszellen (so genannten Makrophagen) zu verstecken, ohne vernichtet zu werden. Dort kann sich das Bakterium über lange Zeit unbehelligt verbergen, und die Krankheit bricht erst aus, wenn der Gesundheitszustand des Wirts beeinträchtigt ist. Diese Persistenz ist mit ein Grund, weshalb durch Tuberkulose mehr Menschen sterben als durch jeden anderen bakteriellen Krankheitserreger.

Normalerweise werden Bakterien im Inneren der Makrophagen von so genannten Phagosomen aufgenommen und an bestimmte Zellorganellen (Lysosomen) weitergereicht, die die Erreger verdauen. M. tuberculosis hat indes eine sehr effektive Strategie entwickelt, um gegen diese Immunabwehr zu bestehen, indem es seine Auslieferung an die Lysosomen verhindert und in den einigermassen komfortablen Phagosomen überlebt.

Bereits 1999 hatten Prof. Dr. Jean Pieters und sein damaliger Forschungsassistent Giorgio Ferrari ein Protein namens TACO identifiziert (heute als coronin 1 bezeichnet), von dem sie vermuteten, dass es die Auslieferung der Krankheitserreger an die Lysosomen verhindert. "Nun ging es um den Nachweis, dass TACO/coronin 1 der entscheidende Faktor für das Überleben von M. tuberculosis war", erläutert Pieters. Denn andere Forschungsergebnisse legten nahe, dass dieses Protein vielmehr die Regulierung der Zellstruktur beeinflusst.

Der Doktorand Jan Massner entwickelte deshalb zusammen mit der Transgenic Mouse Core Facility am Biozentrum ein Mausmodell ohne das coronin 1-Protein. Und gleich, welchen Aspekt der Zellstruktur die Basler Wissenschaftler analysierten, zeigte sich kein Unterschied zwischen Tieren mit und ohne coronin 1.

Also fuhr das Forscherteam - verstärkt durch die beiden Postdocs Rajesh Jayachandran und Varadha Sundaramurthy - fort, die Rolle des Proteins beim Überleben von M. tuberculosis im Labor zu untersuchen. Mit ausgefeilten Experimentanlagen gelang schliesslich der Nachweis: Wenn coronin 1 fehlt, hat M. tuberculosis keine Chance. Die Bakterien werden unverzüglich zu den Lysosomen transportiert und zerstört.

Doch damit war noch nicht erklärt, wie die Anwesenheit von coronin 1 den Abbau von M. tuberculosis blockiert. Eine wichtige Idee lieferte schliesslich Rajesh Jayachandran, der vorschlug, bei der Infektion der Zellen mit den Mykobakterien die beiden Substanzen Cyclosporin A und FK506 (Tacrolimus) hinzuzufügen. Diese zwei Wirkstoffe sind gebräuchlich, um das Signalmolekül Calcineurin zu blockieren. Die Resultate waren erstaunlich: Der Zusatz der Calcineurinhemmer imitierte die Beseitigung von coronin 1 perfekt. Das wies darauf hin, dass coronin 1 das Signalmolekül Calcineurin aktiviert, um den Transport der Erreger zu den Lysosomen zu unterbinden.

Nun galt es zu zeigen, ob die Behandlung infizierter Mäuse mit Calcineurinhemmern das Verhalten von M. tuberculosis beeinflusst. Diese Experimente wurden in einem speziellen Biosicherheitslabor am Institut Pasteur in Brüssel durchgeführt. Und tatsächlich: Während die Tuberkelbakterien bei den unbehandelten Mäusen fern der Lysosomen verharrten, wurden sie bei den Tieren, die Calcineurinhemmer erhalten hatten, unverzüglich an die Lysosomen weitergereicht. Damit war der Nachweis erbracht, dass sich M. tuberculosis den Signalweg von Calcineurin für sein Überleben im Zellinnern zunutze macht.

Die Forschungsergebnisse eröffnen neue Perspektiven zur Bekämpfung von Tuberkulose, auch wenn es bis zu Präparaten für eine Behandlung der Krankheit noch ein weiter Weg ist. "Was wir jetzt in der Hand haben, ist ein komplett neuer und unerwarteter Pfad, von dem wir wissen, dass wir über ihn kleine Moleküle zu den Zielzellen hin schleusen können. Eine unserer künftigen Herausforderungen wird es sein, die einzelnen Prozesse besser zu verstehen und zu begreifen, welche Elemente sie in Gang setzen und stoppen", so Pieters.

Die Forschungsarbeit wurde unterstützt durch Beiträge des Schweizerischen Nationalfonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung, der Weltgesundheitsorganisation WHO, der Roche Research Foundation, der Olga-Mayenfisch-Stiftung und der Jubiläumsstiftung für Volksgesundheit und medizinische Forschung der Schweizerische Lebensversicherungs- und Rentenanstalt (Swiss Life).

Weitere Auskünfte
Prof. Dr. Jean Pieters, Biozentrum der Universität Basel, Klingelbergstrasse 50, 4056 Basel, Tel. +41 61 267 14 94, mobil: +41 79 749 01 15, E-Mail: jean.pieters@unibas.ch
Originalbeitrag
Rajesh Jayachandran et al.
Survival of Mycobacteria in Macrophages is Mediated by Coronin 1 Dependent Activation of Calcineurin

"Cell" published July 13, 2007

Christoph Dieffenbacher | idw
Weitere Informationen:
http://www.biozentrum.unibas.ch/pieters/index.html
http://www.biozentrum.unibas.ch/bionews/bionews_E_20070713.html

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Eine Karte der Zellkraftwerke
18.08.2017 | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau

nachricht Chronische Infektionen aushebeln: Ein neuer Wirkstoff auf dem Weg in die Entwicklung
18.08.2017 | Deutsches Zentrum für Infektionsforschung

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Unterwasserroboter soll nach einem Jahr in der arktischen Tiefsee auftauchen

Am Dienstag, den 22. August wird das Forschungsschiff Polarstern im norwegischen Tromsø zu einer besonderen Expedition in die Arktis starten: Der autonome Unterwasserroboter TRAMPER soll nach einem Jahr Einsatzzeit am arktischen Tiefseeboden auftauchen. Dieses Gerät und weitere robotische Systeme, die Tiefsee- und Weltraumforscher im Rahmen der Helmholtz-Allianz ROBEX gemeinsam entwickelt haben, werden nun knapp drei Wochen lang unter Realbedingungen getestet. ROBEX hat das Ziel, neue Technologien für die Erkundung schwer erreichbarer Gebiete mit extremen Umweltbedingungen zu entwickeln.

„Auftauchen wird der TRAMPER“, sagt Dr. Frank Wenzhöfer vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) selbstbewusst. Der...

Im Focus: Mit Barcodes der Zellentwicklung auf der Spur

Darüber, wie sich Blutzellen entwickeln, existieren verschiedene Auffassungen – sie basieren jedoch fast ausschließlich auf Experimenten, die lediglich Momentaufnahmen widerspiegeln. Wissenschaftler des Deutschen Krebsforschungszentrums stellen nun im Fachjournal Nature eine neue Technik vor, mit der sich das Geschehen dynamisch erfassen lässt: Mithilfe eines „Zufallsgenerators“ versehen sie Blutstammzellen mit genetischen Barcodes und können so verfolgen, welche Zelltypen aus der Stammzelle hervorgehen. Diese Technik erlaubt künftig völlig neue Einblicke in die Entwicklung unterschiedlicher Gewebe sowie in die Krebsentstehung.

Wie entsteht die Vielzahl verschiedener Zelltypen im Blut? Diese Frage beschäftigt Wissenschaftler schon lange. Nach der klassischen Vorstellung fächern sich...

Im Focus: Fizzy soda water could be key to clean manufacture of flat wonder material: Graphene

Whether you call it effervescent, fizzy, or sparkling, carbonated water is making a comeback as a beverage. Aside from quenching thirst, researchers at the University of Illinois at Urbana-Champaign have discovered a new use for these "bubbly" concoctions that will have major impact on the manufacturer of the world's thinnest, flattest, and one most useful materials -- graphene.

As graphene's popularity grows as an advanced "wonder" material, the speed and quality at which it can be manufactured will be paramount. With that in mind,...

Im Focus: Forscher entwickeln maisförmigen Arzneimittel-Transporter zum Inhalieren

Er sieht aus wie ein Maiskolben, ist winzig wie ein Bakterium und kann einen Wirkstoff direkt in die Lungenzellen liefern: Das zylinderförmige Vehikel für Arzneistoffe, das Pharmazeuten der Universität des Saarlandes entwickelt haben, kann inhaliert werden. Professor Marc Schneider und sein Team machen sich dabei die körpereigene Abwehr zunutze: Makrophagen, die Fresszellen des Immunsystems, fressen den gesundheitlich unbedenklichen „Nano-Mais“ und setzen dabei den in ihm enthaltenen Wirkstoff frei. Bei ihrer Forschung arbeiteten die Pharmazeuten mit Forschern der Medizinischen Fakultät der Saar-Uni, des Leibniz-Instituts für Neue Materialien und der Universität Marburg zusammen Ihre Forschungsergebnisse veröffentlichten die Wissenschaftler in der Fachzeitschrift Advanced Healthcare Materials. DOI: 10.1002/adhm.201700478

Ein Medikament wirkt nur, wenn es dort ankommt, wo es wirken soll. Wird ein Mittel inhaliert, muss der Wirkstoff in der Lunge zuerst die Hindernisse...

Im Focus: Exotische Quantenzustände: Physiker erzeugen erstmals optische „Töpfe" für ein Super-Photon

Physikern der Universität Bonn ist es gelungen, optische Mulden und komplexere Muster zu erzeugen, in die das Licht eines Bose-Einstein-Kondensates fließt. Die Herstellung solch sehr verlustarmer Strukturen für Licht ist eine Voraussetzung für komplexe Schaltkreise für Licht, beispielsweise für die Quanteninformationsverarbeitung einer neuen Computergeneration. Die Wissenschaftler stellen nun ihre Ergebnisse im Fachjournal „Nature Photonics“ vor.

Lichtteilchen (Photonen) kommen als winzige, unteilbare Portionen vor. Viele Tausend dieser Licht-Portionen lassen sich zu einem einzigen Super-Photon...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

European Conference on Eye Movements: Internationale Tagung an der Bergischen Universität Wuppertal

18.08.2017 | Veranstaltungen

Einblicke ins menschliche Denken

17.08.2017 | Veranstaltungen

Eröffnung der INC.worX-Erlebniswelt während der Technologie- und Innovationsmanagement-Tagung 2017

16.08.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Eine Karte der Zellkraftwerke

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Chronische Infektionen aushebeln: Ein neuer Wirkstoff auf dem Weg in die Entwicklung

18.08.2017 | Biowissenschaften Chemie

Computer mit Köpfchen

18.08.2017 | Informationstechnologie