Entwicklung eines Schwingquarz-basierten Assays zur Detektion der PfEMP1-vermittelten Zytoadhäsion von Plasmodium falciparum
Description:... Malaria ist heutzutage nach wie vor die häufigste aller Tropenkrankheiten, die besonders im Fall der Malaria tropica schwerwiegende Krankheitserscheinungen auslösen kann. Bei dieser Form führt die parasitäre Infektion unter anderem zu Schädigungen des Gehirns, Anämien und im Falle der plazentalen Malaria zu Fehlgeburten. Verantwortlich für die Ausbildung derart ernster Symptome ist das ausschließlich bei Plasmodium falciparum auftretende Phänomen der Sequestrierung. Dabei adhärieren späte Blutstadien über verschiedene parasitäre Proteine an das Endothel postkapillärer Venolen und können im peripheren Blut nicht mehr nachgewiesen werden. Der dabei wichtigste Ligand ist das parasitäre Protein Plasmodium falciparum erythrocyte membrane protein 1 (PfEMP1). Ziel der vorliegenden Arbeit war es, einen auf der Schwingquarzsensorik basierenden Adhäsionsassay zu entwickeln, um neue Einsichten in den Vorgang der Adhäsion infizierter Zellen bzw. einzelner PfEMP1-Domänen an die Rezeptoren CD36, Chondroitin-Sulfat A (CSA) und ICAM-1 zu gewinnen. Um dies zu realisieren, wurden verschiedene Schichtsysteme zur Immobilisierung funktionsfähiger Rezeptoren auf den Sensoren entwickelt. Dazu wurden hinsichtlich der Rezeptoren CD36 und ICAM-1 Membranen verschiedener Zelllinien eingesetzt, die diese Rezeptoren trugen. Mit diesen Schichten war es sowohl möglich die spezifische Adhäsion infizierter Zellen an die CD36-tragenden Membranen, als auch die spezifische Bindung einzelner PfEMP1-Domänen an CD36 bzw. ICAM-1 nachzuweisen. Hinsichtlich der Domänen konnten dabei bestehende Kenntnisse bestätigt und neue Kenntnisse gewonnen werden, da neue ICAM-1-bindende Domänen identifiziert werden konnten. Zudem waren unterschiedliche Affinitäten bzw. Bindungsstärken einzelner Domänen für den Rezeptor ICAM-1 festzustellen, was bisher mit konventionellen Methoden nicht möglich ist. Im Hinblick auf die Untersuchung der Adhäsion infizierter Zellen an CSA wurde ein von den in der Malariaforschung gängigen Immobilisierungsmethoden abweichendes CSABeschichtungsmodell entwickelt, mit dem eindeutig spezifische Bindungsereignisse nachgewiesen werden konnten. Des Weiteren war zu verzeichnen, dass die zwischen den infizierten Zellen und den Rezeptoren CD36 und CSA aufgebauten Bindungen unterschiedlich stark ausgeprägt waren. Die Technologie der Schwingquarz-Biosensorik besitzt konventionellen Methoden gegenüber somit ein enormes Potential für die Malaria-Forschung. Die in der vorliegenden Arbeit gewonnenen Ergebnisse stellen dabei die Basis für weitere Untersuchungen hinsichtlich der Grundlagenforschung auf dem Gebiet der Sequestrierung, der Diagnostik und der Medikamentenentwicklung dar.
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