Identifizierung und Charakterisierung neuer Toxoplasma gondii Virulenzfaktoren mittels massgeschneiderter CRISPR Screens in vivo und in Makrophagen

• Antragstellerin: Francesca Torelli, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Parasitologie und Biologie der Erreger tropischer Infektionskrankheiten
• Förderung: Förderung von 2019 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 436408280

Toxoplasma gondii ist einer der verbreitesten Parasiten weltweit. Im Gegensatz zu hochspezialisierten Parasiten wie Plasmodium species, den Erregern der Malaria die nur wenige Zelltypen und Wirte infizieren, kann T. gondii in jeder Zelle mit einem Zellkern eines jeden warmblütigen Lebewesens wachsen. T. gondii gilt zwar als opportunistister Erreger, d.H. eine Infektion führt im Normalfall nicht zu einer Erkrankung, es gibt allerdings auch virulente Parasitenstämme die im Menschen und Tieren zu teilweise lebensbedrohlichen Erkrankungen führen können. Die opportunistisch- bis pathogene Parasit-Wirt Beziehung wird durch eine fein austarierte Balance von Virulenzfaktoren die der Parasit in die Wirtszelle injiziert, und dem angeborenen Immunsystem des Wirtes bestimmt. T. gondii injiziert geschätzt über 200 Proteine in die Wirtszelle. Für einige wenige dieser Protein konnte eine wichtige Funktion für die Interaktion mit dem Wirt gezeigt werden, aber die meisten dieser potentiellen Virulenzfaktoren sind bisher nicht charakterisiert. In meinem Forschungsvorhaben werde ich eine neue Technologie nutzen um alle Virulenzfaktoren die für das Propagieren von T. gondii Parasiten in der Maus wichtig sind identifizieren. Als komplementären Ansatz werde ich alle Virulenzfaktoren bestimmen die für das Überleben von T. gondii in Immunzellen (Makrophagen) essentiell sind. In der Vergangenheit war für solche Studien die Herstellung von einzelnen Gen-knock out Parasiten nötig, die dann einzeln in Mausversuchen oder Makrophagen-Überlebensassays getestet wurden. Jüngste Entwicklungen im Labor von Dr. Treeck ermöglichen nun aber die Herstellung von heterogenen Populationen von Mutanten mit CRISPR/Cas9 in Parasitenstämmen mit verschiedenen genetischem Hintergrund für in vivo Versuche in Mäusen. Das ermöglicht es mir in einem einzigen Experiment >200 mögliche Virulenzfaktoren gleichzeitig in vivo zu testen. Diese Experimente werden alle Virulenzfaktoren in Mausinfektionen identifizieren und ich werde zwei Kandidaten spezifisch auf ihre Funktion in der Parasit-Wirt Interaktion mit zellbiologischen, immunologischen und biochemischen Methoden Untersuchen. Dies wird nicht nur einen tiefen Einblick schaffen wie T. gondii den Wirt und die Wirtszelle modifiziert, sondern auch neue Erkenntnisse über die Koevolution von Wirts-Parasit Interaktionen.

• DFG-Verfahren: Forschungsstipendien
• Internationaler Bezug: Großbritannien
• Gastgeber: Dr. Moritz Treeck