Die Entdeckung von Zeckenproteinen könnte dazu beitragen, die Übertragung von Krankheiten zu verhindern

Nur wenige Lebewesen rufen so viel allgemeine Abneigung hervor wie Zecken. Obwohl sie klein sind, haben diese Parasiten enorme Auswirkungen auf die Gesundheit von Mensch und Tier. Jedes Jahr verbreiten Zecken Viren und Bakterien, die Menschen, Nutztiere, Wildtiere und Haustiere auf der ganzen Welt infizieren. Wissenschaftler am College of Veterinary Medicine der University of Tennessee arbeiten daran, besser zu verstehen, wie Zecken diese Krankheiten übertragen – und wie man sie stoppen kann.

In einer neuen Studie veröffentlicht in Das EMBO-JournalForscher identifizierten ein Zeckenprotein, das dabei helfen könnte, die Übertragung von Krankheiten zu blockieren, bevor sie vollständig stattfindet. Das EMBO-Journalherausgegeben von der European Molecular Biology Organization, ist eine der weltweit führenden Fachzeitschriften für Molekularbiologie.

Die Forschung wurde von Professor Hameeda Sultana geleitet und Alumni-Postdoktorand Waqas Ahmed, Zu den Mitwirkenden gehörten die ehemaligen Doktoranden Wenshuo Zhou und Kehinde Fasae, der aktuelle Doktorand Md Bayzid sowie die Fakultätsmitarbeiter Professor Girish Neelakanta und die ehemalige klinische Assistenzprofessorin der UT, Denae LoBato. Unterstützt durch Mittel der National Institutes of Health unterstreicht die Arbeit die Rolle des UT Institute of Agriculture bei der Förderung der Forschung zu durch Vektoren übertragenen Krankheiten.

Zwischen 2018 und 2020 war Sultanas Labor das erste, das Exosomen identifizierte, die aus Zeckenspeichel und Speicheldrüsen sowie aus Zecken- und Mückenzellen stammen. In dieser bahnbrechenden Arbeit entdeckte das UT-Forschungsteam, dass Zecken ein exosomales glycinreiches Protein produzieren, das eine wichtige Rolle bei der Ernährung und Übertragung von Viren durch Zecken spielt.

Exosomen sind winzige blasenartige Vesikel mit Botschaften. Es handelt sich um winzige membrangebundene Partikel, die Proteine ​​und andere biologische Signale zwischen Zellen und Gewebe transportieren. „Wenn eine Zecke ihren Wirt beißt, ist die Interaktion komplexer, als es den Anschein macht. Zeckenspeichel enthält Exosomen, die mit einem raffinierten Molekülcocktail gefüllt sind, der es ihnen ermöglicht, sich unentdeckt zu ernähren, ohne die Immunabwehr des Wirts auszulösen. Diese Vesikel enthalten eine Vielzahl von Zeckenproteinen, die Krankheitserregern helfen können, sich zwischen Zecken und Wirten zu bewegen.“. Sie enthalten mehrere Arthropodenproteine, die die Nahrungsaufnahme von Zecken, die Aufnahme von Krankheitserregern von infizierten Wirten auf naive Zecken und die Übertragung von Krankheitserregern von infizierten Zecken auf naive Wirte erleichtern könnten.“

Hameeda Sultana, Professorin am University of Tennessee College of Veterinary Medicine

Als die Forscher genetische Werkzeuge verwendeten, um das für dieses Protein verantwortliche Gen zum Schweigen zu bringen, waren die Auswirkungen dramatisch. Zecken, denen das Protein fehlte, hatten Schwierigkeiten, sich effektiv zu ernähren, und zeigten nach der Nahrungsaufnahme ein verringertes Körpergewicht. Noch wichtiger ist, dass die Viruswerte deutlich niedriger waren. Die Ergebnisse basieren auf jahrelanger Arbeit, bei der untersucht wurde, wie Zecken mikroskopisch kleine Vesikel nutzen, um mit ihren Wirten zu interagieren.

Dieses Protein könnte in einem Impfstoffansatz verwendet werden. Girish Neelakanta, Mitarbeiter an der Fakultät, sagt, dass Entdeckungen wie diese zeigen, wie das Verständnis der Zeckenbiologie neue Möglichkeiten zur Verhinderung der Krankheitsübertragung eröffnen kann. „Zecken übertragen mehrere Krankheitserreger“, erklärt Neelakanta. „„Studien wie diese liefern Hinweise auf Zeckenmoleküle, die nicht nur in der Zeckenbiologie, sondern auch bei der Interaktion mit Krankheitserregern eine wichtige Rolle spielen.“

Forscher glauben, dass Exosomen ein wichtiges Ziel für Strategien zur Krankheitsprävention werden könnten. „Seit der Identifizierung von Exosomen von Zecken in meinem Labor haben mehrere Studien – darunter auch unsere eigene – die Bedeutung dieser Vesikel für die Zeckenernährung und die Interaktion mit Krankheitserregern hervorgehoben“, sagt Sultana. „Dies ist ein spannendes Forschungsgebiet, das mehrere Wege für die Entwicklung von auf Arthropoden-Exosomen basierenden Strategien zur Bekämpfung vektorübertragener Krankheiten eröffnen könnte.“

Laut Neelakanta bietet die gezielte Bekämpfung dieser Moleküle möglicherweise eine neue Möglichkeit, den Übertragungszyklus zu unterbrechen. „Die gezielte Bekämpfung dieser Art von Protein könnte ein idealer Ansatz sein, um die Übertragung mehrerer Krankheitserreger durch Zecken zu beeinflussen.“ Diese Art von Ansatz wird als übertragungsblockierender Impfstoff bezeichnet. Anstatt das Virus selbst zu bekämpfen, zielt der Impfstoff auf ein Molekül in der Zecke und verhindert so, dass die Zecke sich erfolgreich mit Krankheitserregern ernähren oder diese übertragen kann. Durch die frühzeitige Unterbrechung dieses Prozesses hoffen Wissenschaftler, Infektionen zu stoppen, bevor sie den Wirt erreichen.

Da durch Zecken übertragene Krankheiten weltweit weiter zunehmen, wird der Bedarf an neuen Präventionsstrategien immer dringlicher. Aktuelle Bekämpfungsmethoden basieren auf der Vermeidung von Zeckenstichen oder der Reduzierung der Zeckenpopulationen. Allerdings untersuchen Forscher zunehmend Möglichkeiten, in die biologischen Mechanismen einzugreifen, auf die Zecken angewiesen sind, um sich zu ernähren und Krankheiten zu übertragen.

Die Entdeckung dieses exosomalen Proteins ergänzt eine wachsende Zahl von Forschungsarbeiten, die untersuchen, wie Parasiten auf mikroskopischer Ebene mit ihren Wirten kommunizieren. Wissenschaftler stehen noch am Anfang ihres Verständnisses der Rolle, die Exosomen und andere extrazelluläre Vesikel bei diesen komplexen Wechselwirkungen spielen.

Erkenntnisse wie diese zeigen, wie grundlegende molekularbiologische Forschung zu praktischen Fortschritten in der Tier- und Menschengesundheit führen kann. Durch die Aufdeckung der verborgenen Mechanismen, mit denen Zecken Krankheiten verbreiten, öffnen Wissenschaftler die Tür zu innovativen neuen Strategien zur Prävention.

Manchmal ist der beste Weg, einen Parasiten zu stoppen, ihn im kleinsten Maßstab zu verstehen. In diesem Fall könnte der Schlüssel zur Zeckenbekämpfung in mikroskopisch kleinen Paketen liegen, die nur einen Milliardstel Meter breit sind. Eines Tages könnten diese winzigen Botenstoffe dazu beitragen, die Ausbreitung von durch Vektoren übertragenen Krankheiten zu verhindern.

Als eine von 33 Veterinärhochschulen in den Vereinigten Staaten bildet das UT College of Veterinary Medicine Studenten in der Kunst und Wissenschaft der Veterinärmedizin und verwandten biomedizinischen Wissenschaften aus, fördert die wissenschaftliche Forschung und verbessert das Wohlbefinden von Mensch und Tier.

Quellen: