Stechmücken im Hochsicherheitstrakt – Projekte zur Erforschung der Malaria

Bundesweit einzigartige Einrichtung am Heidelberger Hygiene-Institut – Forschungsprojekt zur Rückkehr des Malaria-Erregers nach Deutschland

Am Hygiene-Institut des Universitätsklinikums Heidelberg ist das erste Hochsicherheits-Insektarium Deutschlands eingerichtet worden. Dabei handelt es sich um ein besonders abgesichertes Labor, in dem tropische Insektenarten gezüchtet und erforscht werden. „Mit Hilfe des Insektariums können wir wichtige Projekte zur Erforschung der Malaria durchführen. Dafür züchten wir den Krankheitsüberträger der Malaria, die Anopheles-Stechmücke“, erklärt Prof. Dr. Michael Lanzer, Direktor der Abteilung Parasitologie. Auf wenigen Quadratmetern wurde eine der modernsten Einrichtungen tropenmedizinischer Forschung in Europa geschaffen, deren Sicherheitsstandard sich an Insektarien der US-Seuchenbehörde „Centers of Disease Control“ in Atlanta orientiert und ein Entweichen der infizierten Mücken unmöglich macht.

Nur autorisierte Wissenschaftler können mit ihrer Codekarte das Insektarium betreten; beim direkten Umgang mit den Mücken müssen sie Schutzanzüge tragen. Der Zugang zum dem Raum, in dem die Insekten gehalten werden, bleibt verschlossen, solange der Eingang des Insektariums offen ist. Wer es verlassen möchte, muss fünf Minuten lang eine Luftdusche über sich ergehen lassen. Die Mücken selbst sind dreifach gesichert in speziellen Behältern und Schränken. Im Vorraum werden die Insektenlarven in Wasserbädern bei tropischen Temperaturen gezüchtet, bis sie zum Schlüpfen in die speziellen Insektenkäfige gebracht werden.

Nur die Sichelkeime in weiblichen Mücken sind für den Menschen gefährlich

Welche Vorteile bringen Experimente mit lebenden Anopheles-Mücken? „Um den Erreger der häufigsten Malariaform, den Parasiten Plasmodium falciparum, zu studieren, ist es wichtig, auch seinen Überträger züchten zu können“, erklärt Dr. Kai Matuschewski, Wissenschaftler in der Abteilung Parasitologie. Denn für den Menschen infektiös sind ausschließlich die Sichelkeime, eine bestimmte Entwicklungsform des Plasmodiums, die sich nur in weiblichen Anopheles entwickelt. Gelangen die Erreger durch den Insektenstich ins menschliche Blut, besiedeln sie zunächst die Leber und vermehren sich völlig unbemerkbar tausendfach. Danach erst befallen sie rote Blutkörperchen und führen deren Zerstörung herbei.

Diese Blutphase führt anfangs zu eher unspezifischen Anzeichen einer Malaria-Erkrankung, Fieber, Kopf- und Rückenschmerzen sowie Frösteln. Erst die rhythmischen Fieberschübe, die dem synchronisierten Zerfall der Blutkörperchen folgen, lassen typischerweise auf eine Malaria schließen, deren Diagnose durch Nachweis des Erregers unter dem Mikroskop erhärtet werden kann. Derzeit sind weltweit schätzungsweise 400 Millionen Menschen an dem potentiell tödlichen „Wechselfieber“ erkrankt. Zwei Millionen Menschen, fast ausschließlich Kinder im tropischen Afrika, sterben jährlich an der Seuche. Eine Impfung gegen Malaria gibt es nicht. Vorbeugung und Behandlung mit Medikamenten sind möglich, doch werden die Waffen im Kampf gegen die Malaria durch zunehmende Resistenz der Erreger langsam stumpf.

Kann der Malaria-Erreger in Deutschland wieder heimisch werden?

Malaria-Erkrankungen sind üblicherweise auf tropische Länder beschränkt, durch den internationalen Tourismus haben sie ihren Weg nach Europa jedoch zurückgefunden. Allein in Deutschland werden jährlich über tausend Fälle gemeldet. Noch sind fast alle infizierten Personen Rückkehrer aus den Tropen. Bis Mitte des vorletzten Jahrhunderts war die Malaria-Erkrankung auch in warmen feuchten Gebieten Deutschlands verbreitet. In einer Kooperation mit der „Kommunalen Aktionsgemeinschaft zur Bekämpfung der Schnakenplage (KABS), die ihren Sitz am Oberrhein hat, wird nun untersucht, ob die wenigen, noch verbliebenen Stechmücken in der Lage sind, den Malaria-Erreger aufzunehmen und die gefährlichen Sichelkeime zu bilden.

„Mit einem Ausbruch der Malaria ist nicht zu rechnen“, erklärt Prof. Lanzer. Denn nur in dem recht unwahrscheinlichen Fall, dass eine heimische Anopheles-Mücke eine Person sticht, die sich beim Aufenthalt in den Tropen infiziert hat, könnte es zur Verbreitung des Erregers kommen. Von großer Bedeutung sind diese Arbeiten jedoch im Zusammenhang mit möglichen Klimaveränderungen. Nur wenn Risikoregionen für eine Wiedereinbürgerung der Malaria frühzeitig ausgemacht werden, können rechtzeitig Maßnahmen getroffen werden, die potentielle Überträgermücken in Schach halten.

Forscher suchen nach Genen für Resistenz gegen Malaria-Medikament

Ein weiteres Experiment der Heidelberger Arbeitsgruppe befasst sich mit der zunehmenden Unempfindlichkeit des Erregers gegen Chloroquin, einstmals das wichtigste Arzneimittel im Kampf gegen die Malaria. Welche Gene schützen den Parasiten vor seiner Vernichtung? „Wir kreuzen einen empfindlichen mit einem nicht-empfindlichen Stamm“, erklärt Prof. Lanzer. An den Genmustern, die sich in den nachfolgenden Erreger-Generationen finden, kann abgelesen werden, welche Gene für die Entwicklung der Resistenz gegen Chloroquin ausschlaggebend sind. Sind die Gene identifiziert, kann das Chloroquin voraussichtlich verändert werden, so dass es wieder einsatzfähig wird. „Dies wäre ein erheblicher Fortschritt, denn neuentwickelte Malaria-Medikamente sind für die meisten Menschen in Afrika unerschwinglich,“ sagt Prof. Lanzer. Sie sind auf Chloroquin, das zwar immer wirkungsloser wird, aber zumindest bezahlbar ist, angewiesen.