Untersuchung der antimykotischen Aktivität und des Wirkmechanismus prolinreicher antimikrobieller Peptide gegen Cryptococcus neoformans und Cryptococcus gattii

• Antragstellerin: Dr. Alexandra Brakel
• Fachliche Zuordnung: Biologische und Biomimetische Chemie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 563387543

Die Zahl invasiver Pilzinfektionen hat in den letzten zehn Jahren einen besorgniserregenden Anstieg verzeichnet, der jährlich zu rund 1,9 Millionen Todesfällen führt. Besonders alarmierend ist die Entwicklung von Resistenzen gegen bestehende Therapeutika, weshalb dringend neue Antimykotika benötigt werden. Eine potente Klasse hierfür sind die prolinreichen antimikrobiellen Peptide (PrAMPs), die ursprünglich vorwiegend aus Insekten isoliert wurden und deren antimykotische Wirkung in diesem Projekt näher untersucht werden soll. Ihre antibakterielle Aktivität wurde bereits umfassend analysiert. Dabei wurden sowohl die in vivo-Wirksamkeit als auch die Pharmakokinetik untersucht, was eine solide Grundlage für dieses Projekt darstellt. Ein wichtiges Merkmal ist die vernachlässigbar geringe Toxizität gegenüber Säugerzellen, ein Aspekt, der bei herkömmlichen Antimykotika häufig ein Problem darstellt. In unserer ersten publizierten Studie konnte bereits eine sehr gute Wirkung gegen den human-pathogenen Pilz Cryptococcus neoformans gezeigt werden, wobei Daten von Fluoreszenz- und Rasterelektronenmikroskopie auf einen intrazellulären Wirkmechanismus hindeuteten. Aufbauend auf diesen Ergebnissen soll der Wirkmechanismus aufgeklärt werden und mit Cryptococcus gattii ein weiterer human-pathogener Pilz untersucht werden. Die antimykotische Aktivität soll mit der Peptidstruktur korreliert werden, um spätere Optimierungen zu ermöglichen oder Hinweise auf die Relevanz bestimmter Reste zu erhalten. Auf Basis eines initialen Aktivitätsscreenings sollen unter Berücksichtigung zeit- und konzentrationsabhängiger Effekte geeignete Leitverbindungen für weitere Studien ausgewählt werden. In diesen Studien soll die Hypothese, dass PrAMPs einem intrazellulären Wirkmechanismus folgen ohne dabei eine schädigende Wirkung auf die Pilzmembran und -zellwand aufweisen, mittels etablierter mikroskopischer und zytometrischer Methoden bestätigt werden, was den inhärenten Vorteil dieser Peptidklasse, d. h. eine fehlende Toxizität gegenüber humanen Zellen, auch für die neuen Verbindungen belegen würde. Vorläufige Daten sowie die Analogie zu der bekannten Wirkweise in Bakterien, deuten darauf hin, dass das 80S Ribosom das primäre Target der PrAMPs ist, was in weiteren Bindungs- und Inhibierungsstudien bestätigt werden soll. Weitere mögliche sekundäre Targets sollen in Cross-Linking-Studien identifiziert werden, was weitere Hinweise auf die Wirkweise liefern wird. Ebenso sollen die Resistenzbildung untersucht und auftretende Mutationen mittels Genanalyse identifiziert. Dies bietet die Möglichkeit weitere Targets und Transporter zu identifizieren. Dieses Projekt schafft eine fundierte Grundlage zum Verständnis der intrazellulären Wirkweise neuer peptidbasierter Antimykotika. Darauf aufbauend können zukünftig weitere Optimierungen und weiterführende in vivo Studien durchgeführt werden, um innovative Lösungen gegen resistente Pilze zu entwickeln.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen