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Das Protein Kelch13(Pfeile) ist durch die neue Methode SLI mit einem grün fluoreszierenden Markerprotein verknüpft und so zum ersten Mal im Zellplasma von Malariaparasiten(drei rote rundliche Umrisse) sichtbar gemacht. Parasiten leben in roten Blutzellen.: © AG Spielmann / BNITM

Neue Methode beschleunigt Malariaforschung

Wissenschaftler des Bernhard-Nocht-Instituts in Hamburg veröffentlichen neue Analysemethode. Entwicklung neuer Medikamente wird vorangetrieben

Der Malariaerreger Plasmodium falciparum ist schon seit mehr als hundert Jahren bekannt, doch die Funktion von mehr als der Hälfte seiner rund 5.500 Gene ist bis heute nicht geklärt. Mit einer neuen gentechnischen Methode können Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler des Bernhard-Nocht-Instituts für Tropenmedizin (BNITM) nun gezielt und schnell feststellen, welche Gene für das Überleben des Parasiten notwendig sind und wo die entsprechenden Proteine im Malariaerreger lokalisiert sind. Ihre Methode haben sie in der Fachzeitschrift Nature Methods veröffentlicht. „Unsere Methode nennt sich Selection Linked Integration (SLI). Damit konnten wir unter anderem zum ersten Mal die besondere Bedeutung des Parasiten-Proteins Kelch13 aufzeigen, das verantwortlich gemacht wird für die Resistenz gegen Artemisinin, dem wichtigsten Malariamedikament“, erklärt Dr. Tobias Spielmann, Arbeitsgruppenleiter am BNITM.

Zeitersparnis durch SLI-System

Das SLI-System ermöglicht es, an einer bestimmten Stelle im Genom der Parasiten neue Genabschnitte einzubringen, um so Gene auszuschalten, andere Gene einzubringen oder die entsprechenden Proteine mit einem Marker zu versehen. Das neue an diesem Verfahren ist, dass die Parasiten mit veränderten Genomen gezielt selektioniert werden und das System mit vielen anderen Methoden kombinierbar ist. Traditionell wurden Veränderungen im Genom passiv selektioniert, was oft viele Monate in Anspruch nahm oder gar nicht zum Erfolg führte. Damit erweist sich die neue Methode als Alternative des weit verbreiteten CRISPR/Cas System, welches für ähnliche genetische Veränderungen angewandt wird. „Die größten Vorteile unseres SLI-Systems sind die Zeitersparnis und die Einfachheit genetische Veränderung zu erhalten sowie die Möglichkeit, damit überlebensnotwendige Gene beziehungsweise Proteine auf vielerlei Weise zu untersuchen“, betont Spielmann. Dass die SLI-Technik wirklich robust funktioniert, konnte die Arbeitsgruppe bereits durch die Untersuchungen von einer ganzen Reihe von Proteinen demonstrieren.

SLI-Technik ermöglicht funktionelle Analyse resistenter Parasiten

Obwohl die Artemisinin-Resistenz des Malariaerregers Plasmodium falciparum schon seit längerem auf eine Mutation im Gen Kelch13 zurückgeführt wird, war bisher nicht bekannt, welche Rolle das Genprodukt Kelch13 in den Parasiten spielt. Um seine Funktion zu untersuchen, konnte die Arbeitsgruppe mit Hilfe der SLI-Technik Kelch13 mit einem fluoreszierenden Markerprotein verknüpfen und zum ersten Mal seinen Aufenthaltsort in der Parasitenzelle sichtbar machen. Des Weiteren konnte durch die Kombination von SLI mit weiteren Verfahren erstmals gezeigt werden, dass Kelch13 benötigt wird, damit sich die Parasiten in den roten Blutzellen vermehren können. „Unsere SLI-Technik wird die Malaria-Forschung beschleunigen. Wir können damit die unbekannte Biologie des Erregers analysieren. Wir erwarten, dass damit in kurzer Zeit neue Erkenntnisse zum Mechanismus der Artemisinin-Resistenz und zur Funktion anderer Parasiten-Proteinen möglich sind. Solche Erkenntnisse werden benötigt, um die Entwicklung neuer Malariamedikamente voranzutreiben“, sagt Arbeitsgruppenleiter Dr. Tobias Spielmann.
mm

Quelle und weitere Informationen:
www.bnitm.de

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