In vivo Mikroskopie von Wirt-Pathogen Interaktionen: Verwendung von transparenten Moskitos zur Gewinnung neuer Erkenntnisse über die Übertragung des Malariaparasiten

• Antragsteller: Dr. Dennis Klug
• Fachliche Zuordnung: Parasitologie und Biologie der Erreger tropischer Infektionskrankheiten
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 407067200

Malaria ist eine bedeutende, von Moskitos übertragene, Infektionskrankheit an welcher jährlich Millionen von Menschen erkranken. Bei dem Auslöser der Krankheit handelt es sich um einzellige Parasiten aus dem Genus Plasmodium, die spezielle Anpassungen entwickelt haben, um sich in Moskitos zu vermehren und durch diese übertragen zu werden. Beides sind kritische Parameter, da der Grad der Anpassung an seinen Vektor darüber entscheidet ob der Parasit seinen Lebenzyklus vollenden und sich weiter verbreiten kann. Während die Entwicklung von Plasmodium in Säugetieren aufgrund der Verfügbarkeit eines Zellkultursystems in vitro und eines Mausmodells in vivo gut untersucht ist, fehlen fundierte Daten über die Wanderungen des Parasiten innerhalb des Moskitos. Das fehlende Wissen über diese Entwicklungsschritte kann dadurch erklärt werden, dass in vivo Mikroskopie von Moskitos aufgrund ihres stark pigmentierten Exoskeletts sehr schwierig ist. Zudem existiert bis heute kein Zellkultursystem, das die Anzucht von Insektenstadien in vitro ermöglicht. Aus diesem Grund beruhen unsere Informationen über diese Entwicklungsprozesse auf Momentaufnahmen durch Mikroskopie von ex vivo Präparaten und Konfokal- und Elektronenmikoskopie mit fixierten Proben, konnten aber bisher nicht zusammenhängend abgebildet werden. Neue Entwicklungen in der CRISPR/Cas Technologie ermöglichen heute schnelle und effiziente Genmanipulationen in Anopheles Moskitos, wodurch sich neue Möglichkeiten für die Erforschung von Plasmodium eröffnen. Unter Verwendung der CRISPR/Cas Technologie beabsichtigen wir, transparente Moskitolinien zu erzeugen, welche als Werkzeug eingesetzt werden können, um neue Erkenntnisse über die Entwicklung von Plasmodium in vivo zu gewinnen. Zunächst werden wir durch Vergleichsstudien mit der Fruchtfliege Drosophila Gene ausfindig machen, welche die Pigmentierung beeinflussen und bereits als genetisch zugänglich beschrieben wurden. Ausgewählte Gene werden anschließend deletiert und die erzeugten Moskitolinien bezüglich ihrer Pigmentierung und Fitness charakterisiert. Moskitos mit den geeignetsten Eigenschaften werden anschließend mit stark fluoreszenten Parasiten infiziert, deren Entwicklung unter Verwendung neuster Mikroskopietechniken in vivo mitverfolgt wird. Durch die Kombination von genetisch veränderten Moskitos mit neuesten Mikroskopietechniken, beabsichtigen wir die Wanderungen des Malariaparasiten innerhalb des Moskitos in bisher unbekannter Auflösung in Raum und Zeit abbilden zu können.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Frankreich
• Gastgeberin: Professorin Dr. Stéphanie Blandin, Ph.D.