Christian Honey

Independent Science Journalist & Translator, Berlin

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Mit Nanopartikeln gegen Malaria

Nanomimic concept

Malaria-Parasiten (gelb) werden nach dem Austreten aus einer roten Blutzelle von den Nanomimics (blau) blockiert. Adrian Najer, Modified mit Erlaubnis von ACS

Jedes Jahr sterben Hunderttausende an Malaria, die meisten von ihnen Kinder in Subsahara-Afrika. Eine Impfung gibt es nicht, Medikamente zur Vorbeugung und Behandlung sind teuer. Forschern aus Basel ist es nun gelungen, Nanopartikel herzustellen, die zugleich als Impfung und Behandlung gegen Malaria wirken könnten.


Im ihrem aktuellen Malaria-Bericht schätzt die WHO die Anzahl der Erkrankungen im Jahr 2013 auf rund 200 Millionen. Das sind mehr Fälle als die Bevölkerungen von Deutschland, Frankreich und Großbritannien zusammen. Gestorben sind im gleichen Jahr 584.000 Menschen an der Krankheit, wobei vier Fünftel der Opfer Kinder unter fünf Jahren waren. Zum Vergleich: Durch Gewalt, etwa in bewaffneten Konflikten, oder durch Mord und Totschlag, sterben jährlich insgesamt knapp 526.000 Menschen.


Wie kommt es, dass es der Forschung so schwer fällt, wirksame Impfungen und Medikamente gegen Malaria zu finden? „Malaria ist im Gegensatz zu Viren und Bakterien ein einzelliger Parasit mit einem komplexen Lebenszyklus", erklärt Kai Matuschewski vom Max-Planck-Institut für Infektionsbiologie in Berlin. Rote Blutkörperchen sind der perfekte Wirt für Malaria - und genau an dieser Stelle setzen die Nanopartikel an.


„Dazu kommt, dass sich der Parasit mit den roten Blutkörperchen den perfekten Wirt ausgesucht hat. Denn die haben keine Zellorganellen. Deshalb können sie den Erreger nicht zersetzen und dem Immunsystem präsentieren, wie es andere Körperzellen tun." So kann sich der Plasmodium genannte Erreger unerkannt in den roten Blutzellen verstecken und sich dort vermehren, dabei ihre Wirtszelle zerstören und sich auf die nächsten Blutzellen stürzen.


Genau an dieser Stelle setzen die Nanopartikel an, die Forscher der Universität Basel nun entwickelt haben. „Man kann heute Malaria zwar mit Medikamenten behandeln, aber der Erreger wird immer wieder resistent, auch gegen die neuesten Medikamente. Auf der anderen Seite gibt es noch keine effiziente Impfung", sagt Adrian Najer, Hauptautor der Studie.


Die sogenannten Nanomimics, die Najer entwickelt hat, tragen einen Teil einer Andockstelle, die das Plasmodium braucht, um in eine rote Blutzelle einzudringen. Hat sich der Parasit eine Weile in einer solchen Zelle vermehrt, platzt diese auf und bis zu 30 neue Erreger suchen sich die nächsten Ziele zur Infektion. Ohne eine Intervention gehe dieser Prozess immer weiter, erklärt Najer.


„Unsere Nanopartikel fangen die frisch geborenen Parasiten im Blut ab und halten sie fest, denn sie tragen viel mehr der Andockstellen als die Blutkörperchen selbst", sagt der Forscher. Zum einen führe das dazu, dass die Malariaerreger keine weiteren Blutzellen infizieren können. „Zum anderen können sie sich nicht mehr vor dem Immunsystem verstecken, so dass der Immunisierungprozess beginnen kann." Die folgende Grafik zeigt, wie die Nanomimics Erreger binden.


Gab Najer den Malaria-Erreger zu einer unbehandelten Blutkultur, waren nach 96 Stunden etwa vier Prozent der Zellen infiziert. In Blutkulturen, die zusätzlich eine kleine Dosis der Nanopartikel bekamen, war nach der gleichen Zeit keine Infektion mehr zu finden. „Das liegt daran, dass das Plasmodium nur im inneren von Blutzellen überlebt. Nach fünf Minuten ausserhalb einer Zelle sind die meisten Erreger tot."


Menschen, die in Malaria-Gebieten leben, infizieren sich ohne Behandlung immer wieder mit dem Parasiten. Eine Immunisierung wird dabei zwar aufgebaut aber nur teilweise, weil der Parasit komplex ist und mutiert, was Resistenzen hervorbringt. Wenn ein Mensch nicht bei einer der Infektionen stirbt, erreicht er nach einem guten Dutzend Erkrankungen eine teilweise Immunität.


Najer hofft, diese langsame Immunisierung in Zukunft mit den Nanopartikeln deutlich beschleunigen und gleichzeitig schwere Fälle behandeln zu können. Was ihn besonders fasziniert: Genau die gleichen Partikel können auch gegen anderen Erreger wie Viren und Bakterien genutzt werden. „HIV, Hepatitis, Herpes, Ebola oder Tuberkulose nutzen alle auch die Andockstelle, die wir unseren Nanopartikeln verpasst haben. Wir sind sehr gespannt, ob wir den gleichen Effekt bei diesen Erregern sehen", sagt Najer.


Erste Versuche mit Malaria an lebenden Organismen sind für Januar geplant. Sind sie erfolgreich, geht es in die klinische Testphase am Menschen. Die Ergebnisse wurden im Journal ACSNano veröffentlicht.

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