13.03.2013

Bandwürmer: Erbgut entschlüsselt


In diesem Stadium geht die Larve eines Fuchsbandwurms in den Fuchs über, wenn dieser eine infizierte Maus gefressen hat. In der Mitte der kugeligen Struktur sind schärfer umrissene Krümmungen zu erkennen: Das ist der Hakenkranz, mit dem sich der Bandwurm in der Darmwand des Fuchses festkrallt. (Foto: Klaus Brehm)

In diesem Stadium geht die Larve eines Fuchsbandwurms in den Fuchs über, wenn dieser eine infizierte Maus gefressen hat. In der Mitte der kugeligen Struktur sind schärfer umrissene Krümmungen zu erkennen: Das ist der Hakenkranz, mit dem sich der Bandwurm in der Darmwand des Fuchses festkrallt. (Foto: Klaus Brehm)

Fuchsbandwurm in Laborhaltung: Kultiviert werden die bläschenförmigen Larvenstadien, die in der Leber der Zwischenwirte wie ein Tumor wachsen. Dieses System wurde an der Uni Würzburg entwickelt. (Foto: Klaus Brehm)

Fuchsbandwurm in Laborhaltung: Kultiviert werden die bläschenförmigen Larvenstadien, die in der Leber der Zwischenwirte wie ein Tumor wachsen. Dieses System wurde an der Uni Würzburg entwickelt. Mit ihm lässt sich unter anderem testen, welche Medikamente den Parasiten töten. (Foto: Klaus Brehm)

Von Fuchsbandwurmgewebe durchzogene Leber: Nur unten rechts ist noch ein kleiner Rest gesundes Lebergewebe übrig geblieben. Das Organ stammt von einem Javaneraffen, der sich am Deutschen Primatenzentrum DPZ in Göttingen mit dem Parasiten infiziert hatte. (Foto: Kerstin Mätz-Rensing, DPZ)

Von Fuchsbandwurmgewebe durchzogene Leber: Nur unten rechts ist noch ein kleiner Rest gesundes Lebergewebe übrig geblieben. Das Organ stammt von einem Javaneraffen, der sich am Deutschen Primatenzentrum DPZ in Göttingen mit dem Parasiten infiziert hatte. In der Leber des Menschen wächst der Fuchsbandwurm sehr ähnlich, wenn auch etwas langsamer. (Foto: Kerstin Mätz-Rensing, DPZ)

Erstmals haben Wissenschaftler das komplette Erbgut von vier Bandwurm-Arten entschlüsselt. Ihre Publikation in „Nature“ zeigt neue Schwachstellen der Parasiten auf – sie scheinen unter anderem gegen gängige Krebsmedikamente empfindlich zu sein.

Bandwürmer leben im Darm und nehmen ihren Wirten Nährstoffe weg, richten damit aber keine gravierenden Schäden an. Viel schlimmer sind dagegen ihre Larven. Sie setzen sich in Leber, Lunge, Gehirn oder anderen Organen fest und bilden dort Zysten, die teils zur Größe eines Handballs heranwachsen. Für die Infizierten können solche Zysten drastische Folgen wie Erblindung, Epilepsie oder Leberversagen haben und auch zum Tod führen.

Weltweit sind mehrere hundert Millionen Menschen mit Bandwürmern infiziert, schätzt Professor Klaus Brehm von der Universität Würzburg – vor allem in den Tropen und vor allem dort, wo Menschen unter schlechten hygienischen Bedingungen eng mit Tieren zusammenleben. Laut Brehm gibt es derzeit keine Therapie, mit der sich die gefährlichen Bandwurmlarven zuverlässig abtöten lassen.

Spannende Ergebnisse in „Nature“

Vor diesem Hintergrund präsentiert ein internationales Forschungsteam im Top-Wissenschaftsjournal „Nature“ jetzt spannende neue Erkenntnisse über Bandwürmer. Neben Wissenschaftlern aus England und Mexiko ist maßgeblich auch ein Team von der Uni Würzburg beteiligt: Klaus Brehm und seine Mitarbeiter Ferenc Kiss und Uriel Koziol vom Institut für Hygiene und Mikrobiologie.

Die Forscher haben erstmals das Erbgut von Fuchs-, Schweine-, Hunde- und Zwergbandwurm entschlüsselt. „Die DNA-Sequenzen helfen uns jetzt dabei, neue Angriffspunkte für Therapien zu finden“, sagt Dr. Matthew Berriman vom Sanger-Institut in Hinxton bei Cambridge (England). Wenn im Erbgut neue Zielpunkte für Therapien gesucht werden, konzentriert sich die Wissenschaft normalerweise auf Stellen, an denen sich die Krankheitserreger vom Menschen unterscheiden. Doch diesmal fahndeten die Forscher gezielt nach Ähnlichkeiten: Sie wollten Angriffspunkte für Medikamente finden, die es schon gibt und die sich bei anderen Krankheiten bewährt haben.

Krebsmedikamente gegen Bandwürmer

Eine Liste mit den aussichtsreichsten Angriffspunkten zeigt: Viele davon sind identisch mit den Stellen, an denen Krebstherapien ihre Wirkung entfalten. Der Grund: „Eine Infektion mit Bandwürmern verläuft ähnlich wie das Wachstum von Tumoren“, erklärt Brehm. „Die Larven des Fuchsbandwurms zum Beispiel metastasieren und breiten sich im Körper aus.“ Zudem werde ihre Entwicklung durch dieselben Gene gesteuert, die auch Krebszellen wachsen lassen. Vermutlich seien die Larven also durch gängige Krebsmedikamente angreifbar.

Proteine als mögliche Angriffspunkte

Die Forscher deckten noch mehr Schwachstellen der Parasiten auf. Im Lauf ihrer Evolution haben Bandwürmer die Fähigkeit verloren, selber essenzielle Fette und Cholesterin herzustellen. Ihre Larven brauchen diese Stoffe aber dringend für ihre Entwicklung, also bedienen sie sich bei den Wirten. Dazu benutzen sie Proteine, die die begehrten Fette binden. Ein medikamentöser Angriff auf diese Proteine könnte die Larven „verhungern“ lassen, so die Hoffnung der Forscher.

Tests an Zellkulturen von Bandwürmern

Ob die neu identifizierten Angriffspunkte tatsächlich auch Schwachstellen der Bandwürmer sind? Das wird an der Universität Würzburg geprüft. Hier hat das Team um Klaus Brehm in Pionierarbeit Techniken entwickelt, mit denen sich Zellen des Fuchsbandwurms im Labor kultivieren lassen. „Damit können wir die Arzneistoffkandidaten testen und schon einmal die wirksamsten davon für weitere Studien auswählen.“

Grund für Fehlschlag entdeckt

Bei der Erbgut-Analyse fanden die Forscher auch heraus, warum bisherige Behandlungsversuche gescheitert sind. Unter anderem hatte man versucht, die Bandwurmlarven mit dem Mittel Praziquantel zu bekämpfen, das bestimmte Kalzium-Kanäle blockiert. Es tötet die im Darm lebenden Formen der Bandwürmer zuverlässig ab, doch gegen die Larven versagt es – denn bei ihnen kommen diese Kanäle kaum vor, wie jetzt bekannt ist.

Faszination Bandwurm

An der Uni Würzburg erforscht die Gruppe um Klaus Brehm an den Bandwürmern noch andere Aspekte, die für den medizinischen Fortschritt bedeutsam sein könnten.

„Die Larven der Bandwürmer verhalten sich wie perfekte Transplantate“, sagt der Würzburger Wissenschaftler. „Sie pflanzen sich zum Beispiel in die Leber ein und wachsen dort über Jahre hinweg, ohne dass das Immunsystem es merkt.“ Wüsste die Medizin, wie diese perfekte Tarnung vor dem Immunsystem funktioniert, könnte das große Fortschritte in der Organtransplantation bringen. Denn transplantierte Organe werden oft vom Immunsystem des Empfängers abgestoßen.

Fasziniert ist Brehm auch von einer anderen Eigenschaft der Parasiten: „Ein Bandwurm ist im Prinzip unsterblich.“ Wie das geht? Im Darm ihrer Endwirte befruchten sich die Würmer selbst und geben ihre Eier mit dem Kot nach draußen. Die Eier gelangen in die Zwischenwirte, werden zu Larven und landen schließlich wieder im Endwirt – ein ewiger Kreislauf. „Wir wollen wissen, wie das funktioniert“, sagt Brehm. Eine neue Erkenntnis haben die Würzburger aus der Erbgutanalyse schon gewonnen: „Bandwürmer haben ganz besondere Stammzellsysteme, die wir jetzt weiter erforschen werden.“

“The genomes of four tapeworm species reveal adaptations to parasitism”, Nature, 13. März 2013, DOI: 10.1038/nature12031

Kontakt

Prof. Dr. Klaus Brehm, Institut für Hygiene und Mikrobiologie, Universität Würzburg, T (0931) 31-46168, Opens window for sending emailkbrehm@hygiene.uni-wuerzburg.de

 

Von: Robert Emmerich

13.03.2013, 09:28 Uhr