Funktionale Analyse und Evidenz-basierte Ansätze zur Vermeidung von Benzimidazol-Resistenz bei Haemonchus spp.

• Antragsteller: Professor Dr. Georg von Samson-Himmelstjerna
• Fachliche Zuordnung: Tiermedizin
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 411112607

Die Gattung Haemonchus ist vor allem aufgrund ihrer hämatophagen Ernährungsweise die pathogenste aller gastro-intestinalen Nematoden (GIN) der Wiederkäuer. Zur Sicherung der Tiergesundheit und –produktivität werden seit Jahrzehnten routinemäßig Anthelminthika verwendet. Dies hat zur Entwicklung von Wurmpopulationen geführt, die gegenüber den am häufigsten eingesetzten Wirkstoffgruppen, inklusive der seit über 50 Jahren verwendeten Benzimidazole (BZ), resistent sind. Heute sind BZ-resistent Wurmpopulationen bei GIN und insbesondere bei Haemonchus contortus weit verbreitet. Spezifische Veränderungen in der für das beta-Tubulin Isotyp 1 Gen kodierenden Sequenz von H. contortus und anderen GIN sind mit BZ-Resistenz (BZ-R) assoziiert. Anhand von cDNA Sequenzanalysen wurden die Aminosäureaustausche Phe167Tyr, Glu198Ala und Phe200Tyr als mit BZ-R bei H. contortus korrelierend identifiziert. Kürzlich wurden weitere Austauche, z.B. Glu198Leu, für BZ-resistente Wurmpopulationen durch uns und andere Wissenschaftler beobachtet. Bisher wurde die funktionale Bedeutung nur für den Phe200Tyr Einzelnukleotidpolymorphismus (SNP) nachgewiesen, während die Bedeutung der anderen SNPs lediglich durch Korrelationen mit dem Phenotyp dargestellt wurde. Die Wirkstoff-Zielprotein Bindungscharakteristika als auch die strukturellen Veränderungen die mit den mit BZ-R assoziierten SNPs im beta-Tubulin der GIN einhergehen wurden bisher nicht aufgedeckt. In diesem Projekt werden wir die funktionalen und strukturellen Konsequenzen aller bisher beschriebenen BZ-R assoziierten SNPs untersuchen. Zu diesem Zweck werden wir die H. contortus beta-Tubulin Varianten heterolog exprimieren (in Hefen und/oder C. elegans) und Mikrotubuli-Polymerisations-Hemm-Versuche, Wirkstoff-Zielprotein-Affinitätsuntersuchungen und röntgen-kristallographische Charakerisierungen durchführen. Dies wird zu einer maßgeblichen Weiterentwicklung unseres Verständnisses der tatsächlichen funktionalen und phänotypischen Relevanz der mit BZ-R assoziierten Polymorphismen im H. contortus beta-Tubulin führen.Für die meisten Regionen, inklusive des Maputo-Provinz, ist die aktuelle Prävalenz der BZ-R assoziierten beta-Tubulin SNPs nicht bekannt. Wir werden das Vorkommen dieser Genveränderungen in lokalen Haemonchus-Populationen beschreiben und eine phänotypische Charakterisierung der entsprechenden Populationen mittels in vivo und in vitro Resistenztests durchführen. Um nachhaltige und praxisreife, an die mozambiqueanischen Betriebs- und Tierhaltungsverhältnisse angepasste, Wurmkontrollstrategien zu entwickeln, werden vergleichend einen gezielten, selektiven Behandlungsansatz sowie einen auf Ganz-Herden-Behandlungen beruhenden Ansatz auf jeweils 7 Betrieben anwenden. Die auf den Betrieben vorhandenen H. contortus Populationen werden molekularer hinsichtlich der BZ-R assoziierten beta-Tubulin SNPs kontinuierlich untersucht. Durch diese Untersuchungen wird ein vertieftes und umfassendes Verständnis der Abhängigkeiten von

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Mosambik
• Partnerorganisation: Fundo Nacional de Investigacao (FNI)
• ausländ. Mitantragstellerin: Dr. Sónia Maria de Santana Afonso