Basel - Malariaparasiten dringen in menschliche rote Blutkörperchen ein, die sie zum Platzen bringen und so weitere infizieren. Nun haben Wissenschafter der Universität Basel und des Schweizerischen Tropen- und Public Health-Instituts Nano-Imitate von Wirtszellmembranen entwickelt, die die Erreger täuschen und austricksen. Dies könnte zu neuartigen Therapie- und Impfstrategien gegen Malaria und andere Infektionskrankheiten führen, wie die Forscher in "ACS Nano" berichten.

Für viele Infektionskrankheiten gibt es noch keine Impfung, die eine Infektion im Voraus verhindert. Zudem verbreiten sich Resistenzen gegen aktuelle Medikamente rasant. Zur Bekämpfung solcher Infektionen werden daher innovative Strategien mit alternativen Wirkmechanismen gesucht - so etwa gegen den Malariaerreger Plasmodium falciparum, der durch die Stechmücke Anopheles übertragen wird.

Künstliche Bläschen mit Rezeptoren

Malaria ist immer noch für mehr als 600.000 Todesfälle im Jahr verantwortlich, vor allem Kinder in Afrika sind betroffen. Die Malariaparasiten dringen üblicherweise in menschliche rote Blutkörperchen ein, in denen sie sich verstecken und vermehren. Danach bringen sie die Wirtszellen zum Platzen und infizieren neue Zellen.

Dieser Kreislauf könnte nun mithilfe der Nano-Imitate effizient unterbrochen werden, da die frei gewordenen Erreger an die Imitate anstatt an die roten Blutkörperchen binden. Die Forscher entwickelten dazu einen einfachen Prozess zur Herstellung von Polymer-Vesikeln - kleinster künstlicher Bläschen -, die die spezifischen Wirtszellrezeptoren auf ihrer Oberfläche präsentieren. Die Bildung solcher Polymer-Vesikel mit eingebautem wasserlöslichem Wirtszellrezeptor erfolgte durch ein Gemisch aus zwei unterschiedlichen Block-Copolymeren. In wässriger Lösung formen sich die Nano-Imitate spontan durch Selbstorganisation.

In der Regel zerstören die Malariaparasiten ihre Wirtszellen nach 48 Stunden und infizieren neue rote Blutkörperchen, wobei sie an deren spezifischen Wirtszellrezeptoren binden müssen. Diese Bindung sollen nun Nano-Imitate übernehmen und dadurch die Invasion in die Wirtszellen verhindern. Die Erreger befallen also ihre Wirtszellen nicht mehr, sind jedoch für das Immunsystem voll zugänglich.

Effiziente Reduktion

Die Forscher untersuchten die Interaktion von Nano-Imitaten und den Malariaparasiten mittels Fluoreszenz- und Elektronenmikroskopie im Detail. Dabei konnte eine große Anzahl an Nano-Imitaten an die Parasiten binden, und die Reduktion der Infektion war durch die Nano-Imitate um das Hundertfache effizienter als mit löslichen Wirtszellrezeptoren.

Das bedeutet: Um alle Erreger zu blockieren, braucht es eine 100-mal höhere Konzentration von löslichen Wirtszellrezeptoren, als wenn die Rezeptoren auf den Nano-Imitaten präsentiert werden. "Unsere Ergebnisse könnten in Zukunft zu neuen Möglichkeiten für alternative Therapie- und Impfansätzen führen", sagt Adrian Najer, Erstautor der Studie. Da viele Krankheitserreger den gleichen Wirtszellrezeptor zum Eindringen benötigen wie die Malariaparasiten, könnten die Nano-Imitate möglicherweise auch gegen andere Infektionskrankheiten eingesetzt werden. (red, derStandard.at, 9.12.2014)