Neue Erkenntnisse über Tumore bei Flussblindheitswürmern
Forschung zeigt einzigartige Proteine, die mit dem Tumorwachstum bei Onchocerca volvulus verbunden sind.
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Inhaltsverzeichnis
- Die Herausforderung bei der Behandlung von Onchozerkose
- Ziel der Studie
- So wurde die Studie durchgeführt
- Proteinanalyse
- Ethische Überlegungen
- Ergebnisse der Proteinanalyse
- Verständnis der Tumoren
- Proteinfunktion und -verhalten
- Die Rolle von Wolbachia
- Fazit
- Zukünftige Richtungen
- Breitere Auswirkungen
- Originalquelle
- Referenz Links
Onchocerca volvulus ist eine Art von Rundwurm, der eine Krankheit namens Onchozerkose verursacht, die man auch Flussblindheit nennt. Diese Krankheit wird vernachlässigt und betrifft viele Menschen, besonders in Subsahara-Afrika. Schätzungen zufolge leben über 220 Millionen Menschen in Gebieten, in denen sie sich diese Krankheit holen können. Die erwachsenen Würmer leben in der Haut und können bis zu 15 Jahre lang überleben. Weibliche Würmer produzieren Millionen von winzigen Larven, die sich durch die Haut bewegen und sogar die Augen befallen können, was zur Blindheit führen kann. Die männlichen Würmer sind kleiner und können sich zwischen den Hautknoten bewegen, wo die Würmer leben.
Die Herausforderung bei der Behandlung von Onchozerkose
Aktuell gibt es kein Medikament, das alle erwachsenen Würmer effektiv abtötet, was die Behandlung von Onchozerkose im grossen Stil schwierig macht. Die Hauptmethode zur Bekämpfung dieser Krankheit sind Massendrogeneinsätze, die Ivermectin bereitstellen, ein Medikament, das die Larven abtötet. Bei regelmässigen Behandlungen hat es auch einige Auswirkungen auf die erwachsenen Würmer. Allerdings können einige weibliche Würmer abnormale Wucherungen entwickeln, die als pleomorphe Neoplasmen (PN) bekannt sind, besonders nach mehrfacher Ivermectin-Behandlung. Dieses abnormale Wachstum kann die Fortpflanzung der Würmer verändern und Probleme in ihrer Entwicklung verursachen.
Ziel der Studie
Ziel dieser Studie war es, eine Methode zu entwickeln, um die in diesen Würmern gefundenen Proteine zu analysieren, insbesondere die mit Neoplasmen. Die Forscher verglichen die Proteine aus tumorösen Geweben mit denen aus gesunden Geweben. Sie wollten herausfinden, ob es einzigartige Proteine gibt, die mit dem Wachstum von Tumoren in diesen Würmern in Verbindung gebracht werden können.
So wurde die Studie durchgeführt
Die Forscher verwendeten Proben von Würmern, die aus einer klinischen Studie in Ghana stammen. Sie analysierten sechs Knoten, drei von Würmern mit Tumoren und drei von gesunden Würmern. Sie wählten das Gewebe sorgfältig aus, um es mit einer Technik namens Laser-Capture-Mikrodissektion zu untersuchen, die die Sammlung spezifischer Zellen aus kleinen Proben ermöglicht. Ziel war es, genügend Material für eine detaillierte Proteinanalyse zu sammeln.
Proteinanalyse
Nachdem sie das Gewebe gesammelt hatten, bereiteten die Forscher es für die Massenspektrometrie-Analyse vor, eine Methode zur Identifizierung von Proteinen. Die Studie fand über 2.200 verschiedene Proteine in den analysierten Geweben. Sie entdeckten, dass das Gewebe aus den Neoplasmen eine spezifische Menge an Proteinen hatte, die mit der Tumorbildung verknüpft werden konnten.
Ethische Überlegungen
Die Studie folgte ethischen Richtlinien und bekam Genehmigungen von mehreren Gesundheitsbehörden in Ghana und den USA. Die Verwendung der Proben beinhaltete keine menschlichen Teilnehmer, da diese anonymisiert waren.
Ergebnisse der Proteinanalyse
Aus der Analyse identifizierten die Forscher insgesamt 3.150 Proteine aus verschiedenen Quellen, einschliesslich der Würmer und ihrer assoziierten Bakterien, Wolbachia. Sie fanden heraus, dass 2.325 Proteine von den Würmern detektiert wurden, aber nur ein Teil davon war einzigartig für die Tumore. Die Studie zeigte, dass die Gewebe von gesunden Würmern eine grössere Diversität an Proteinen enthielten im Vergleich zu denjenigen mit Tumoren. Es wurde auch festgestellt, dass tumoröses Gewebe insgesamt niedrigere Proteinwerte hatte.
Verständnis der Tumoren
Die mit den Neoplasmen assoziierten Proteine wiesen auf mehrere wichtige biologische Prozesse hin. Zum Beispiel waren viele in dem tumorösen Gewebe an der Herstellung von Proteinen und Zellfunktionen beteiligt. Interessanterweise deutete die Anwesenheit dieser Proteine darauf hin, dass die Tumoren die Funktionsweise der Würmer auf zellulärer Ebene verändern könnten, was ihre allgemeine Gesundheit beeinträchtigt.
Proteinfunktion und -verhalten
Einige der in dem tumorösen Gewebe identifizierten Proteine waren mit Krebs in anderen Organismen verknüpft. Bestimmte Wege, die wichtig für das Zellwachstum und die Entwicklung sind, waren in den Neoplasmen aktiver. Diese Informationen könnten entscheidend für das Verständnis sein, wie die Tumoren innerhalb der Würmer entstehen und wachsen.
Die Rolle von Wolbachia
Wolbachia sind Bakterien, die in vielen Arten von Würmern leben, einschliesslich O. volvulus. Sie spielen eine Rolle für die Gesundheit der Würmer und deren Fortpflanzung. Die Studie fand einige Wolbachia-Proteine in den Würmern, stellte jedoch fest, dass die Anwesenheit in den Tumoren viel geringer war als bei gesunden Würmern. Diese Situation wirft Fragen auf, ob die Bakterien zur Tumorentwicklung beitragen oder ob ihre Rolle sich ändert, wenn Würmer Neoplasmen entwickeln.
Fazit
Die Studie von O. volvulus mit pleomorphen Neoplasmen lieferte neue Erkenntnisse darüber, wie diese Proteine funktionieren und wie sie zur Gesundheit der Würmer beitragen könnten. Die Ergebnisse könnten zu besseren Behandlungsstrategien für Onchozerkose führen, indem man die einzigartigen Proteine angreift, die mit dem Tumorwachstum assoziiert sind. Das Verständnis der Proteinstruktur dieser Würmer hilft den Forschern, ihre Biologie zu begreifen, was entscheidend ist, um effektive Interventionen gegen die Krankheit zu entwickeln.
Zukünftige Richtungen
In Zukunft ist mehr Forschung erforderlich, um die Auswirkungen dieser Ergebnisse weiter zu erkunden. Die Forscher schlagen vor, diese Proteine genauer zu untersuchen, um zu sehen, wie sie als Ziele für neue Behandlungen dienen könnten. Zudem könnte ein besseres Verständnis der Rolle von Wolbachia im Lebenszyklus von O. volvulus Wege aufzeigen, wie diese Krankheit effektiver behandelt werden kann.
Breitere Auswirkungen
Onchozerkose ist nur eine von vielen vernachlässigten tropischen Krankheiten, und das Verständnis ihrer Mechanismen kann helfen, ähnliche Krankheiten zu bekämpfen. Da viele Menschen in Regionen leben, in denen diese Krankheiten verbreitet sind, kann die Verbesserung der Behandlungsoptionen die Lebensqualität erheblich steigern und die Belastung durch diese Krankheiten für Einzelpersonen und Gemeinschaften verringern. Durch kontinuierliche Forschung und die Anwendung der Erkenntnisse gibt es Hoffnung auf effektivere Strategien zur Bekämpfung der Onchozerkose und zur Verbesserung der Gesundheit in gefährdeten Bevölkerungsgruppen weltweit.
Titel: Spatial proteomics of Onchocerca volvulus with pleomorphic neoplasms shows local and systemic dysregulation of protein expression
Zusammenfassung: Onchocerca volvulus is the agent of onchocerciasis (river blindness) and targeted by WHO for elimination though mass drug administration with ivermectin. A small percentage of adult worms develop pleomorphic neoplasms (PN) that are positively associated with the frequency of ivermectin treatment. Worms with PN have a lower life expectancy and a better understanding about the proteins expressed in PN, and how PN affect protein expression in different tissues could help to elucidate the mechanisms of macrofilaricidal activity of ivermectin. Within a clinical trial of drug combinations that included ivermectin, we detected 24 (5.6%) O. volvulus females with PN by histology of paraffin embedded nodules. To assess the protein inventory of the neoplasms and to identify proteins that may be associated with tumor development, we used laser capture microdissection and highly sensitive mass spectrometry analysis. Neoplasm tissue from three female worms was analyzed, and compared to normal tissues from the body wall, uterus and intestine from the same worms, and to tissues from three females without PN. The healthy females showed all intact embryogenesis. In PN worms, 151 proteins were detected in the body wall, 215 proteins in the intestine, 47 proteins in the uterus and 1,577 proteins in the neoplasms. Only the uterus of one PN female with some stretched intrauterine microfilariae had an elevated number of proteins (601) detectable, while in the uteri of the healthy females 1,710 proteins were detected. Even in tissues that were not directly affected by PN (intestine, body wall), fewer proteins were detected compared to the corresponding tissue of the healthy controls. Immunolocalization of the calcium binding protein OvDig-1 (OVOC8391) confirmed the detection in PN by mass spectrometry. In conclusion we identified proteins that are potentially linked to the development of PN, and systemic dysregulation of protein expression may contribute to worm mortality. Author summaryOnchocerca volvulus, the causative agent of onchocerciasis (river blindness), is targeted for elimination by WHO. The primary strategy involves mass administration of ivermectin. A small proportion of adult female worms develop pleomorphic neoplasms (PN). Here, we used laser capture microdissection and highly sensitive mass spectrometry analysis to determine the protein inventory of PN to identify proteins that may be associated with tumor development. Neoplasm tissue from female worms was analyzed, and compared to normal tissue from the body wall, uterus and intestine from the same worms, and to tissues from females without PN. When compared, PN and healthy control (HC) worms display a different set of proteins, the PN tissue being the one with the highest number of proteins (1,390). From these, 594 were not present in any HC worm tissue. Despite the large number of proteins identified in PN tissue, their low abundance suggests also in PN dysregulation of protein expression. Immunolocalization of a calcium binding protein detected in PN confirmed the mass spectrometry results. In conclusion, we have developed a system to analyze the proteome of O. volvulus from nodule sections and identified proteins that are potentially linked to the development of PN and may contribute to worm mortality.
Autoren: Lucia S. Di Maggio, K. Fischer, B. A. Rosa, D. Yates, B.-K. Cho, J. Lukowski, A. Zamacona Calderon, M. Son, Y. A. Goo, N. O. Opoku, G. J. Weil, M. Mitreva, P. U. Fischer
Letzte Aktualisierung: 2024-10-17 00:00:00
Sprache: English
Quell-URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.10.15.618383
Quell-PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.10.15.618383.full.pdf
Lizenz: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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