Нова діюча речовина проти паразитарних хвороб - Асоціація німецьких дослідницьких центрів ім. Гельмгольца

Щороку мільйони людей заражаються африканською хворобою сну, хворобою Шагаса та лейшманіозом. Зараз дослідники виявили нове слабке місце у паразитів і розробили діючу речовину, яка вбиває збудників. За свою міждисциплінарну роботу вони були нагороджені премією Ервіна Шредінгера 2020.

масштабування
Гжегож Попович викладає в Інституті структурної біології при Центрі Гельмгольца в Мюнхені.

Тропічні хвороби, такі як африканська хвороба сну, хвороба Шагаса і лейшманіоз, поширюються все швидше і швидше по всьому світу. Постраждалі страждають від лихоманки та шкірних змін, при хронічному стані певні органи збільшуються, а шлунково-кишковий тракт все більше паралізується. Лікування всіх захворювань є складним і навіть може призвести до летального результату. “На сьогодні немає хороших варіантів лікування: або доступні препарати дуже токсичні, або недостатньо ефективні. Ми хотіли щось з цим зробити », - говорить zeжегож Попович із Мюнхенського центру Гельмгольца, коли він відчиняє двері власного ЯМР-спектрометра інституту та розміщує пробірку для зразків. Він гордо спускається з маленького кроку і посміхається: "Ось чому ми дуже раді, що наші роки праці приносять свої плоди і що нас за це навіть винагороджують".

Постраждали мільйони людей у всьому світі

Гжегож Попович є частиною дослідницької групи, яка інтенсивно працює над цими тропічними хворобами, які викликаються трьома різними, але спорідненими паразитами - так званими трипаносомами. За оцінками, це постраждало 20 мільйонів людей. За даними Всесвітньої організації охорони здоров’я (ВООЗ), лише шість мільйонів людей інфіковані лише хворобою Шагаса - переважно в Центральній та Південній Америці. Щорічно відбувається близько 15 000 смертей. Але навіть у північній півкулі їх число може зрости в майбутньому через міграцію та зміну клімату. Паразити передаються кусаючими мухами, такими як муха цеце, мухи або хижі клопи. Збудник поширюється через кров у своєму господарі.

Збільшити Майкл Саттлер - директор Інституту структурної біології при Центрі Гельмгольца в Мюнхені.

Порушують метаболізм паразитів

Міждисциплінарна дослідницька група з Мюнхенського центру Гельмгольца, Рурського університету в Бохумі та Варшавського медичного університету хоче зупинити це збільшення кількості приймаючих. Використовуючи новітні методи структурної біології, групи Ральфа Ердмана (Рурський університет у Бохумі) та Майкла Саттлера (Helmholtz Zentrum München) змогли розробити молекулу, яка блокує метаболізм паразита в критичній точці і таким чином усуває його.

Ця нова концепція базується на етапі базових досліджень. Вчені можуть оглянути багаторічну співпрацю. "У той час, - згадує структурний біолог Майкл Саттлер, - ми з Ральфом Ердманом сиділи разом після конференції і говорили про наші дослідження. Тоді ми зрозуміли, що це може зіграти ключову роль у боротьбі з паразитами". біології паразитів і змогли вивести з цього гіпотезу щодо нового діючого інгредієнта.

Її робота зосереджена на так званих пероксисомах: це клітинні органели, які можуть бути знайдені як у людини, так і паразитів, і є важливими для виживання одноклітинних клітин. "Нам довелося знайти відмінності між механізмами імпорту людини та паразитів, - пояснює Ральф Ердман, - щоб ми могли розробити специфічні інгібітори, які блокують життєво важливий механізм імпорту паразитів".

Метою було порушити метаболізм паразита. Глікосоми - органели трипаносом, пов’язані з пероксисомою - тут можна було б ідентифікувати як «ахілесову п’яту» паразита. Команда знайшла спосіб викликати у паразитів те, що називається "метаболічною катастрофою", що призводить до їх загибелі. З цією метою вчені розробили спеціально створені інгібітори за допомогою рентгенівських структур високої роздільної здатності та даних ядерно-магнітного резонансу (ЯМР), які зв’язуються з білками, як відповідні шматочки головоломки. "Ми знали замок, - описує процедуру Гжегож Попович. - Нашою роботою було знайти правильний ключ!"

До галереї

Важливість базових досліджень

Як основні дослідники, Ральф Ердманн і Майкл Саттлер багато років вивчали функціонування органел. З цього розуміння склався інноваційний підхід до боротьби з паразитами. Хоча спочатку дослідження не було спрямоване безпосередньо на лікарський засіб, результати тепер можуть вказати шлях до активного інгредієнта, орієнтованого на майбутнє.

"Розробка наркотиків можлива лише на міждисциплінарній основі"

Майкл Саттлер бачить великий потенціал у поєднанні фундаментальних досліджень та обміну науковими колективами з різних областей. Приклад проекту-переможця Премії Ервіна Шредінгера-2020 демонструє ефективність такої співпраці, як підкреслює структурний біолог: «Нам із Ральфом Ердманом виникла ідея щодо нового підходу з діючими речовинами. Потім Гжегож Попович встановив методологію скринінгу наркотиків та структурну розробку ліків. Мацей Давідовський синтезував молекули, а Вішаль Калель нарешті випробував їх у великих дослідженнях трипаносом. "Майкл Саттлер підкреслює важливість колективної роботи для успіху проекту:" Кожен з цих вчених є експертом у тому, що він робить, але жоден з них не може Розробка активних інгредієнтів від початку до кінця. Це можливо лише міждисциплінарним шляхом ".

Премія Ервіна Шредінгера

Премією Штіфтервербанда за науку - Премією Ервіна Шредінгера Асоціація Гельмгольца та Штіфтервербанд вшановують видатні наукові або технічно інноваційні досягнення, досягнуті в прикордонних регіонах між різними предметами медицини, природничих та технічних наук, і в які внесли свій внесок представники принаймні двох дисциплін мати.

Три хвороби паразитів з одного погляду

Африканська хвороба сну

Африканська хвороба сну - це захворювання лімфатичної та нервової системи. Збудники - це одноклітинні паразити, так звані трипаносоми. Інфекція передається укусами від заражених мух цеце. Хвороба виникає переважно в Африці і має дві фази: перша фаза зазвичай проявляється такими симптомами, як лихоманка або набряклість лімфатичних вузлів. Друга фаза починається, коли паразит проникає в центральну нервову систему і може, серед іншого, призвести до зміни особистості, розгубленості та зміненого ритму сну вдень-вночі. На термінальних стадіях пацієнти впадають у сутінковий стан, що дає назву хворобі. Якщо хворобу не лікувати, вона, як правило, призводить до смерті.

Хвороба Шагаса

Хвороба Шагаса - також відома як американська хвороба на сон - також провокується трипаносомами і передається нічними кровососучими хижими клопами. Це може призвести до захворювань серця, органів травлення та нервової системи. Після інфекції спостерігається гостра лихоманка та задишка, пізніше може статися параліч кишечника та менінгіт. На сьогодні доступні ліки дуже токсичні, і варіант вакцинації відсутній. Хвороба Шагаса зустрічається в Мексиці, а також у Центральній та Південній Америці.

Лейшманіоз

Лейшманіоз - це захворювання шкіри та органів, що передається комарами-метеликами, що викликається одноклітинними найпростішими. Лейшманіоз зустрічається у всьому світі в теплих країнах, наприклад, в Європі, наприклад, в Іспанії, Італії чи Туреччині. Випадки хвороб у Німеччині рідкісні: Інститут Роберта Коха передбачає близько 20 захворювань на рік. Існує безліч варіантів лейшманіозу. Можливими симптомами є виразка шкіри, лихоманка, втрата ваги, набряк печінки та селезінки та шлунково-кишкові розлади. Залежно від тяжкості захворювання може бути легким або важким.

Джерела: Тропічний інститут, Інститут Роберта Коха, Всесвітня організація охорони здоров’я ВООЗ