Wetenschappers uit Melbourne hebben een belangrijke stap gezet in de richting van de ontwikkeling van een nieuw vaccin tegen malaria. voor het eerst een blauwdruk op 'atomaire schaal' onthullend van hoe de parasiet menselijke cellen binnendringt.

Met behulp van de Nobelprijswinnende technologie cryo-EM (cryo-elektronenmicroscopie), de onderzoekers brachten het voorheen verborgen eerste contact tussen Plasmodium vivax malariaparasieten en jonge rode bloedcellen die ze binnendringen om de verspreiding van de parasieten door het lichaam te beginnen. De ontdekking werd vandaag gepubliceerd in Natuur .

Universitair hoofddocent Wai-Hong Tham en Dr. Jakub Gruszczyk van het Walter en Eliza Hall Institute in Melbourne - in samenwerking met Dr. Rick Huang en Dr. Zhiheng Yu van het Howard Hughes Medical Institute (VS) - hebben het mysterie van de moleculaire machinerie van de parasiet opgelost gebruikt om vast te klampen aan rode bloedcellen.

Deze essentiële stap in de levenscyclus van malaria is het begin van de klassieke symptomen die gepaard gaan met malaria:koorts, rillingen, malaise, diarree en braken, wat weken of zelfs langer kan duren.

Cryo-EM biedt vaccinsleutel

Eerder dit jaar, het team ontdekte P. vivax parasieten gebruiken de menselijke transferrinereceptor om toegang te krijgen tot rode bloedcellen, een studie die ze publiceerden in Science. Nutsvoorzieningen, met behulp van revolutionaire cryo-EM-technologie, Universitair hoofddocent Tham zei dat het team eerdere technische uitdagingen kon overwinnen om de interactie op atomair niveau te visualiseren.

"We hebben nu in kaart gebracht, tot op atomair niveau, precies hoe de parasiet interageert met de menselijke transferrinereceptor, ', zegt universitair hoofddocent Tham.

"Dit is van cruciaal belang om onze oorspronkelijke bevinding naar de volgende fase te brengen - het ontwikkelen van potentiële nieuwe antimalariamedicijnen en vaccins. Cryo-EM opent echt deuren voor onderzoekers om structuren te visualiseren die voorheen te groot en complex waren om eerder te 'oplossen'."

P. vivax is wereldwijd de meest verspreide malariaparasiet, en de belangrijkste oorzaak van malaria in de overgrote meerderheid van landen buiten Afrika. Vanwege de neiging om onopgemerkt door het immuunsysteem te 'verbergen' in de lever van een persoon, het is ook de nummer één parasiet die verantwoordelijk is voor terugkerende malaria-infecties.

Geleid door de 3D-kaart, Universitair hoofddocent Tham zei dat het team in staat was om de precieze details van de interactie tussen parasiet en gastheer te achterhalen, het identificeren van de meest kwetsbare plekken.

"Het is eigenlijk een ontwerpuitdaging. P. vivax parasieten zijn ongelooflijk divers, wat een uitdaging is voor de ontwikkeling van vaccins. We hebben nu de moleculaire machinerie geïdentificeerd die het beste doelwit zou zijn voor een antimalariavaccin dat effectief is tegen de meest uiteenlopende ziekten P. vivax parasieten, " ze zei.

"Met dit ongekende detailniveau, we kunnen nu beginnen met het ontwerpen van nieuwe therapieën die specifiek gericht zijn op de invasiemachinerie van de parasiet en deze verstoren, voorkomen dat malariaparasieten menselijke rode bloedcellen kapen om zich door het bloed te verspreiden en, uiteindelijk, worden doorgegeven aan anderen."

Zwakke plekken uitbuiten

Dr. Gruszczyk zei dat het team ook 'opgelost' heeft hoe antimalaria-antilichamen binden aan en blokkeren? P. vivax parasieten om te voorkomen dat ze rode bloedcellen binnendringen, met behulp van röntgenkristallografiefaciliteiten in het Australische Synchrotron.

"Met deze kristallen kaart, we hebben extra 'zwakke plekken' geïdentificeerd die als therapeutische doelen kunnen worden benut. De informatie stelt ons in staat om terug te gaan naar de parasiet en het deel van het eiwit eruit te halen dat het best mogelijke vaccin zal maken, " zei Dr. Gruszczyk.