Entwicklung eines Schwingquarz-basierten Assays zur Detektion der PfEMP1-vermittelten Zytoadhäsion von Plasmodium falciparum

Malaria ist heutzutage nach wie vor die häufigste aller Tropenkrankheiten, die besonders imFall der Malaria tropica schwerwiegende Krankheitserscheinungen auslösen kann. Bei dieserForm führt die parasitäre Infektion unter anderem zu Schädigungen des Gehirns, Anämienund im Falle der plazentalen Malaria zu Fehlgeburten. Verantwortlich für die Ausbildungderart ernster Symptome ist das ausschließlich bei Plasmodium falciparum auftretendePhänomen der Sequestrierung. Dabei adhärieren späte Blutstadien über verschiedeneparasitäre Proteine an das Endothel postkapillärer Venolen und können im peripheren Blutnicht mehr nachgewiesen werden. Der dabei wichtigste Ligand ist das parasitäre ProteinPlasmodium falciparum erythrocyte membrane protein 1 (PfEMP1).Ziel der vorliegenden Arbeit war es, einen auf der Schwingquarzsensorik basierendenAdhäsionsassay zu entwickeln, um neue Einsichten in den Vorgang der Adhäsion infizierterZellen 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 Immobilisierungfunktionsfähiger Rezeptoren auf den Sensoren entwickelt. Dazu wurden hinsichtlich derRezeptoren CD36 und ICAM-1 Membranen verschiedener Zelllinien eingesetzt, die dieseRezeptoren trugen. Mit diesen Schichten war es sowohl möglich die spezifische Adhäsioninfizierter Zellen an die CD36-tragenden Membranen, als auch die spezifische Bindungeinzelner PfEMP1-Domänen an CD36 bzw. ICAM-1 nachzuweisen. Hinsichtlich derDomänen konnten dabei bestehende Kenntnisse bestätigt und neue Kenntnisse gewonnenwerden, da neue ICAM-1-bindende Domänen identifiziert werden konnten. Zudem warenunterschiedliche Affinitäten bzw. Bindungsstärken einzelner Domänen für den RezeptorICAM-1 festzustellen, was bisher mit konventionellen Methoden nicht möglich ist. ImHinblick auf die Untersuchung der Adhäsion infizierter Zellen an CSA wurde ein von den inder Malariaforschung gängigen Immobilisierungsmethoden abweichendes CSABeschichtungsmodellentwickelt, mit dem eindeutig spezifische Bindungsereignissenachgewiesen werden konnten. Des Weiteren war zu verzeichnen, dass die zwischen deninfizierten Zellen und den Rezeptoren CD36 und CSA aufgebauten Bindungenunterschiedlich stark ausgeprägt waren.Die Technologie der Schwingquarz-Biosensorik besitzt konventionellen Methoden gegenübersomit ein enormes Potential für die Malaria-Forschung. Die in der vorliegenden Arbeitgewonnenen Ergebnisse stellen dabei die Basis für weitere Untersuchungen hinsichtlich derGrundlagenforschung auf dem Gebiet der Sequestrierung, der Diagnostik und derMedikamentenentwicklung dar.