20.08.2013 Views

Kampen mod Malaria - Viden (JP)

Kampen mod Malaria - Viden (JP)

Kampen mod Malaria - Viden (JP)

SHOW MORE
SHOW LESS

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

YUMPU automatically turns print PDFs into web optimized ePapers that Google loves.

■ <strong>Malaria</strong> er et af verdens største<br />

sundhedsproblemer. 40% af<br />

verdens befolkning lever med<br />

risiko for at få malaria, og i<br />

hårdt ramte områder er næsten<br />

alle mennesker infi ceret med<br />

malariaparasitter. Årligt observeres<br />

der mellem 300 og 500 millioner<br />

kliniske tilfælde, og 90%<br />

af disse tilfælde forekommer i<br />

Afrika syd for Sahara. Antallet af<br />

dødsfald, som følge af malaria,<br />

er anslået til 1 million årligt. En<br />

tredjedel af alle hospitalspladser<br />

syd for Sahara er optaget af en<br />

malariapatient, og i 1997 blev<br />

de årlige omkostninger i forbindelse<br />

med denne sygdom anslået<br />

til 16 milliarder kroner.<br />

Det store problem<br />

er resistens<br />

<strong>Malaria</strong> forårsages af en encellet<br />

parasit af slægten Plas<strong>mod</strong>ium,<br />

som overføres til mennesket via<br />

spyttet fra en malaria-myg. Der<br />

fi ndes fi re forskellige arter af<br />

denne parasit, der kan infi cere<br />

mennesket, hvoraf P. falciparum<br />

er den art, der forårsager fl est<br />

malariatilfælde og også er den<br />

farligste (se boks). Det store<br />

problem med malaria er, at<br />

parasitten i høj grad har udviklet<br />

resistens <strong>mod</strong> de tilgængelige<br />

lægemidler.<br />

Med mange sygdomme opnår<br />

patienten efter blot én infektion<br />

livslang immunitet <strong>mod</strong> den<br />

pågældende sygdom. For malarias<br />

vedkommende ser man<br />

også, at patienterne udvikler<br />

immunitet, men det sker langsomt,<br />

og personen opnår sjældent<br />

fuld beskyttelse. Den største<br />

dødelighed ses hos børn<br />

under 6 år. Har patienten overlevet<br />

6-års alderen, kommer<br />

A k t u e l N a t u r v i d e n s k a b | 1 | 2 0 0 2<br />

P A R A S I T O L O G I<br />

<strong>Kampen</strong><br />

<strong>mod</strong> <strong>Malaria</strong><br />

Danske forskere deltager<br />

i jagten på en vaccine<br />

<strong>mod</strong> et af verdens største<br />

sundhedsproblemer:<br />

malaria.<br />

Af Ali El-Salanti<br />

<strong>Malaria</strong>-myg taget på fersk gerning.<br />

der en årrække med »klinisk«<br />

immunitet, hvor parasitten ofte<br />

fi ndes i blodbanen, men hvor<br />

der kun forekommer få feberanfald.<br />

Først i det voksne individ<br />

ser man immunitet <strong>mod</strong> parasitten,<br />

så man kun sporadisk fi nder<br />

parasitter i blodbanen og<br />

observerer feberanfald.<br />

Målrettet indsats <strong>mod</strong><br />

malaria<br />

Mange steder verden over bliver<br />

der arbejdet på at fremstille en<br />

vaccine <strong>mod</strong> malaria. Danmarks<br />

indsats <strong>mod</strong> at udvikle en malariavaccine<br />

er primært centreret<br />

ved Center for Medicinsk Parasitologi<br />

(CMP) ved Københavns<br />

Universitet.<br />

<strong>Malaria</strong>parasitten er en kompleks<br />

organisme, der i løbet af<br />

en livscyklus lever i tre vidt forskellige<br />

miljøer; inde i myggen, i<br />

Copyright<br />

Foto venligst udlånt af Dr. David Arnot<br />

værtens lever samt i blodbanen.<br />

Parasittens tre livsstadier er så<br />

forskellige fra hinanden, at en<br />

vaccine eller et medikament<br />

<strong>mod</strong> malaria kun kan forventes<br />

at ramme et af livsstadierne. Der<br />

fi ndes således tre hovedtyper af<br />

malariavacciner:<br />

1 Anti-sporozoit-vaccine, som<br />

skal forhindre parasitten i at<br />

trænge ind i en levercelle.<br />

2 Anti-blodstadie-vaccine, som<br />

designes til at mildne sygdomsforløbet<br />

ved malaria og<br />

nedsætte dødeligheden blandt<br />

børn.<br />

3 Transmission-blokerendevaccine,<br />

som skal forhindre<br />

parasitten i at udvikle sig inde<br />

i myggen.<br />

For at anti-sporozoit-vaccinen<br />

og den transmissions-bloke-<br />

7


8<br />

Fotos: CMP<br />

A k t u e l N a t u r v i d e n s k a b | 1 | 2 0 0 2<br />

rende-vaccine skal virke efter<br />

hensigten, kræver det, at vaccinen<br />

er 100% effektiv. Får<br />

blot én parasit mulighed for at<br />

trænge ind i en levercelle eller<br />

ind i en myg, ja så udvikler den<br />

sig til næste livsstadie, som vaccinen<br />

ikke har nogen effekt på.<br />

Hvis man tænker på, at der<br />

ved hvert stik fra en malariamyg<br />

injiceres over 100 sporozoitter,<br />

som kun befi nder sig i blodbanen<br />

i kort tid før de når leveren,<br />

så skal en given vaccine være<br />

utrolig effektiv. Disse vaccine-<br />

kandidater vil sandsynligvis ikke<br />

være effektive i Afrika, hvor<br />

befolkningen bliver udsat for<br />

malaria dagligt. Der bruges<br />

dog stadig mange penge på at<br />

udvikle en sådan vaccine, primært<br />

af den amerikanske fl åde.<br />

Det, der er mest realistisk,<br />

og som vil have størst effekt i<br />

Afrika i øjeblikket, er at fremstille<br />

en vaccine, der hæmmer<br />

parasittens vækst og mildner<br />

sygdomsforløbet. Det er således<br />

også den type vaccine, som vi<br />

søger at udvikle på CMP.<br />

Copyright<br />

<strong>Malaria</strong>parasitten binder<br />

til blodårer<br />

<strong>Malaria</strong>parasitten har udviklet<br />

en yderst velfungerende strategi<br />

for at overleve inde i en menneskekrop;<br />

den gemmer sig inde<br />

i de røde blodlegemer. Udover,<br />

at der her er føde for parasitten,<br />

ligger den også gemt for kroppens<br />

immunforsvar. Andre celler<br />

i kroppen kan fremvise fremmede<br />

proteiner på deres overfl<br />

ade, så immunforsvaret får<br />

besked om, at cellen er infi ceret,<br />

og den vil efterfølgende blive<br />

Billeder optaget i et elektronmikroskop<br />

af hhv. en uinfi ceret (tv)<br />

og en infi ceret blodcelle med proteiner<br />

på overfl aden (th).<br />

Illustration: eyeoscience ©<br />

En malariaparasit angriber et<br />

rødt blodlegeme. Billedet er taget<br />

ved hjælp af et scanning elektronmikroskop.<br />

Farverne er efterfølgende<br />

lavet digitalt.<br />

destrueret, inden infektionen<br />

når at sprede sig. Røde blodlegemer<br />

har ingen cellekerne eller<br />

andre organeller, som er nødvendige<br />

for at fremvise fremmede<br />

proteiner, og en sådan<br />

infektion i røde blodlegemer vil<br />

derfor ikke bliver opdaget af<br />

kroppen. Normalt er dette ikke<br />

et problem, da røde blodlegemer<br />

har en kort levetid, og infi -<br />

cerede blodlegemer vil derfor ret<br />

hurtigt blive destrueret i milten<br />

sammen med andre røde blodlegemer.<br />

For at omgå dette problem<br />

danner parasitten nogle<br />

proteiner på overfl aden af det<br />

røde blodlegeme, som gør, at<br />

det infi cerede røde blodlegeme<br />

kan binde til blodkapillærer (se<br />

fi gur).<br />

Vaccine med<br />

protein-cocktail<br />

Det er disse parasitproducerede<br />

proteiner på overfl aden af det<br />

røde blodlegeme, som gør parasitten<br />

i stand til at binde til<br />

kapillærerne, som vi på CMP


arbejder på at identifi cere og<br />

karakterisere.<br />

Man ved, at der fi ndes en lang<br />

række proteiner, der gør parasitten<br />

i stand til at binde til kapillærerne.<br />

Hver gang et menneske<br />

bliver udsat for et af disse proteiner,<br />

dannes der i kroppen antistoffer<br />

<strong>mod</strong> det. Antistofferne<br />

binder til proteinet på overfl aden<br />

af det røde blodlegeme, og<br />

forhindrer det i at binde til<br />

kapillærerne samtidig med, at<br />

det »mærker« blodlegemet, så<br />

kroppens immunforsvar kan se,<br />

at det er infi ceret. I tilfælde af en<br />

ny infektion med en ny parasit,<br />

kan det protein, som blev brugt<br />

ved sidste infektion, ikke bruges<br />

mere, og parasitten må derfor<br />

bruge et af de andre – som der<br />

så også dannes antistoffer <strong>mod</strong>.<br />

På et tidspunkt har malariaparasitterne<br />

ikke fl ere mulige<br />

proteiner at tage af, og det<br />

pågældende mennesker er blevet<br />

immun over for malaria.<br />

Denne viden kan man<br />

ud nytte i vaccinesammenhæng,<br />

og målet er at kunne vaccinere<br />

børn med en cocktail af disse<br />

proteiner, som kroppen så kan<br />

danne antistoffer <strong>mod</strong>. Man<br />

forestiller sig, at barnet derefter<br />

vil reagere over for parasitten<br />

som en voksen, der har været<br />

eksponeret mange gange. Man<br />

kan derved ikke helt undgå<br />

infektioner, men de vil forhåbentlig<br />

ikke længere være dødelige<br />

for barnet. Med en sådan<br />

vaccine vil vi altså kunne hjælpe<br />

barnet til at overleve de første<br />

kritiske år, mens det langsomt<br />

opbygger immunitet <strong>mod</strong> hele<br />

repertoiret af parasittens protein<br />

varianter.<br />

Et våbenkapløb<br />

Den proteinfamilie, som parasitterne<br />

producerer, og som sørger<br />

for bindingen til kapillærerne,<br />

blev identifi ceret i 1995,<br />

og den familie af gener, som<br />

koder for disse proteiner blev<br />

kaldt var.<br />

Siden har sekventeringen af<br />

hele parasittens genom vist, at<br />

der fi ndes omkring 50 var-gener<br />

i hvert parasitgenom, og at parasitten<br />

kan skifte mellem hvilke,<br />

der bliver aktiveret. Ikke nok<br />

med, at der fi ndes 50 forskellige<br />

var-gener i hver parasit, det har<br />

også vist sig, at var-generne er<br />

forskellige parasitterne imellem.<br />

Ved hele tiden at ændre på det<br />

protein, der dannes på overfl<br />

aden af det røde blodlegeme,<br />

prøver parasitten at undgå<br />

værtens immunforsvar. Dette<br />

våbenkapløb mellem værtsorganismens<br />

immunforsvar og parasittens<br />

proteiner er en af grundene<br />

til, at immunitet over for<br />

malaria udvikles så langsomt.<br />

Først i den voksne alder har personen<br />

været udsat for et tilstrækkeligt<br />

antal proteinvarianter til<br />

at kunne <strong>mod</strong>stå den alvorlige<br />

malaria.<br />

En overraskelse i generne<br />

I det ikke-immune barn kan<br />

enhver proteinvariant i princippet<br />

manifestere sig, og man må<br />

derfor for<strong>mod</strong>e, at den variant,<br />

der kan binde bedst til kapillærerne,<br />

har en fordel frem for<br />

andre, mindre bindende varianter.<br />

Ambitionerne med den vaccine,<br />

vi arbejder frem <strong>mod</strong> på<br />

CMP, er at fi nde de varianter,<br />

som binder bedst, og som dermed<br />

også er dem, der manifesterer<br />

sig først og er mest sygdomsfremkaldende<br />

for barnet.<br />

Vi har sekventeret et stort<br />

antal var-gener fra malaria-parasitten,<br />

og sammenlignet disse<br />

med sekvenser, som fi ndes i<br />

store databaser. Hidtil har man<br />

antaget, at der ikke fandtes to<br />

ens var-gener, idet parasittens<br />

strategi jo er hele tiden at ændre<br />

på det protein, der dannes på<br />

blodlegemernes overfl ade. Derfor<br />

var vores overraskelse stor,<br />

da det viste sig, at sekvensen for<br />

et af vores var-gener over store<br />

strækninger var 100% identisk<br />

med et var-gen fra en anden<br />

parasit, som en anden forskergruppe<br />

havde sekventeret. Dette<br />

tyder på, at dette gen er konserveret,<br />

hvilket vil sige, at det<br />

bevares uændret fra generation<br />

til generation.<br />

Et gen med perspektiver<br />

Det er meget interessant, at der<br />

fi ndes et var-gen, som er identisk<br />

imellem mange forskellige<br />

malariaparasitter. I et evolutionært<br />

perspektiv burde den<br />

naturlige udvælgelse jo <strong>mod</strong>virke,<br />

at var-gener forbliver kon-<br />

A k t u e l N a t u r v i d e n s k a b | 1 | 2 0 0 2<br />

P A R A S I T O L O G I<br />

Oozyst<br />

Gameter<br />

Parasittens<br />

livscyklus<br />

<strong>Malaria</strong> forårsages af en encellet parasit, Plas<strong>mod</strong>ium. Der fi ndes 120<br />

arter inden for Plas<strong>mod</strong>ium, hvoraf de fi re kan infi cere mennesket: P.<br />

falciparum, P. vivax, P. ovale og P malariae. P. falciparum er den art, der<br />

forårsager fl est malariatilfælde, og er også klinisk den farligste.<br />

<strong>Malaria</strong>parasitten overføres som såkaldte sporozoitter med spyttet<br />

fra en hunmyg af arten Anopheles. Efter ca. 30 minutter i cirkulation<br />

i blodbanen når sporozoitterne leveren, hvor de invaderer leverceller.<br />

Sporozoitten <strong>mod</strong>nes og deler sig i levercellen til op <strong>mod</strong> 30.000 nye<br />

parasitter.<br />

Efter ca. en uge sprænges levercellen, og samtlige parasitter frigøres<br />

til blodbanen som såkaldte merozoitter. Merozoitterne invaderer<br />

hurtigt et rødt blodlegeme, hvor merozoitten deler sig ukønnet til 8-24<br />

nye merozoitter. Den kønnede formering sker, når en intracellulær parasit<br />

udvikler sig til en gametocyt, i stedet for at udvikles til merozoitter.<br />

Når gametocytterne optages i en myg udvikler de sig til <strong>mod</strong>ne<br />

gameter. Befrugtningen foregår i myggens mave, og den dannede<br />

oocyst kan give ophav til op til 30.000 nye sporozoitter, som migrerer<br />

til myggens spytkirtler<br />

serverede, da der jo for hver<br />

infektion dannes specifi kke antistoffer<br />

<strong>mod</strong> hver variant.<br />

Vores teori er derfor, at der<br />

må være en fordel for malariaparasitten<br />

i ikke at variere<br />

netop dette var-gen. Denne fordel<br />

kunne måske bestå i, at genproduktet<br />

– dvs. proteinet –<br />

binder meget stærkt til kapillæren,<br />

og dermed er en sikker<br />

satsning for parasitten i et ikke-<br />

Sporozoitter<br />

Merozoitter<br />

Levercelle<br />

Gametocyt<br />

Blodlegeme<br />

immunt individ. Det ville forklare,<br />

at dette var-gen er forblevet<br />

uændret i mange forskellige<br />

parasitter.<br />

I øjeblikket arbejder vi på at<br />

identifi cere andre af disse overfl<br />

ade-proteiner, som er identiske<br />

imellem mange parasitter, men<br />

umiddelbart ser det ikke ud til,<br />

at der er fi ndes andre konserverede<br />

gener. Til trods for, at de<br />

fl este var-gener ser vidt forskel-<br />

9


10<br />

A k t u e l N a t u r v i d e n s k a b | 1 | 2 0 0 2<br />

P A R A S I T O L O G I<br />

Center for<br />

Medicinsk Parasitologi<br />

Center for Medicinsk Parasitologi (CMP) blev oprettet i 1991, hvor<br />

3 forskergrupper fra Institut for Medicinsk Mikrobiologi og Immunitet<br />

(Københavns Universitet), Institut for Folkesundhedsvidenskab (Københavns<br />

Universitet) og Klinisk Mikrobiologisk afdeling (Rigshospitalet)<br />

blev samlet. Hovedfokus var dengang på parasitterne leishmania og<br />

malaria, i dag arbejdes der primært med malaria og især specifi kt<br />

med udviklingen af en vaccine. CMP er hovedsageligt fi nansieret af<br />

Danida, men fl ere af gruppens vaccineudviklingsprojekter er støttet af<br />

EU-fonde.<br />

Forfatteren <strong>mod</strong>tog i år 2000 et af Novos såkaldte Scholarstipendier.<br />

Artiklen er en redigeret udgave af en populær artikel, udarbejdet<br />

til et minisymposium for scholarstipendiater arrangeret af Novo Nordisk<br />

og Novozymes. Forfatterens arbejde på CMP med en vaccine <strong>mod</strong><br />

malaria forsætter i form af et treårigt Ph.D projekt fi nansieret af Bill<br />

Gates <strong>Malaria</strong> Foundation.<br />

lige ud, er der små sekvenser,<br />

der går igen. Man mener, at<br />

disse sekvenser er nødvendige<br />

for proteinstruktur og funktion.<br />

Problemet med disse konserverede<br />

elementer er, at det er dele<br />

af proteinet, som er vendt indad<br />

ved proteinfoldningen, og derfor<br />

ikke tilgængelig for immunsystemet.<br />

Vi arbejder på at<br />

fi nde disse såkaldt semikonserverede<br />

sekvenser og undersøge,<br />

om antistoffer <strong>mod</strong> dem vil have<br />

nogen effekt.<br />

På vej <strong>mod</strong> en vaccine?<br />

En effektiv vaccine <strong>mod</strong> blodstadieformerne<br />

af malaria vil<br />

derfor komme til at indeholde<br />

fl ere komponenter, heriblandt<br />

de konserverede var-gener, vi<br />

har fundet, men måske også<br />

små syntetiske proteiner, som<br />

svarer til de konserverede<br />

strukturelementer i parasittens<br />

proteiner.<br />

Vi forventer, at vi i løbet<br />

af de næste få år kan komme<br />

med fl ere seriøse anbefalinger<br />

til komponenter til en antiblod<br />

stadie-vaccine.<br />

I de sidste par år har der<br />

været fl ere bud på en vaccine<br />

<strong>mod</strong> malaria, disse er nu ved<br />

at blive testet i Afrika, og om<br />

få år ved vi, om disse vacciner<br />

er effektive. Men set i lyset af<br />

parasittens fantastiske evne til<br />

at ændre sig og tilpasse sig værtens<br />

immunforsvar, ja så er der<br />

ingen vej udenom at blive ved<br />

med at forske i nye vacciner<br />

<strong>mod</strong> malaria.<br />

Om forfatteren<br />

Når vand bliver til is<br />

■ At vand bliver til is, når temperaturen<br />

bevæger sig under 0<br />

grader er en del af vores børnelærdom.<br />

Dannelsen af is ud<br />

fra vand er det mest familiære<br />

eksempel på en såkaldt førsteordens<br />

faseovergang - transformationen<br />

af stof fra et stadium<br />

til et andet. Men uanset dette,<br />

har de underliggende molekylære<br />

processer voldt hovedbrud<br />

for forskerne. Tidligere forsøg<br />

på at simulere isdannelse har<br />

måttet pålægge systemet kunstige<br />

betingelser (som f.eks., begrænset<br />

plads), eller er ikke resulteret<br />

i dannelsen af den sædvanlige<br />

hexagonale form af is, man ser<br />

ved atmosfærisk tryk. En detaljeret<br />

forståelse af fryseprocessen<br />

kompliceres af vands tendens til<br />

underafkøling, hvor vandet forbliver<br />

fl ydende selvom temperaturen<br />

kommer under 0 grader.<br />

Tærsklen til dannelsen af is er<br />

defi neret som dannelsen af en<br />

såkaldt »kritisk nukleus«, som<br />

vil vokse indtil hele systemet er<br />

omdannet til is. Dannelsen af en<br />

kritisk nukleus kan f.eks. fremprovokeres<br />

af partikler i vandet<br />

eller ved mekanisk påvirkning<br />

(hvis man f.eks. ryster beholderen<br />

med vand). Men vand kan<br />

dog også fryse uden hjælp fra<br />

sådanne eksterne hjælpemidler,<br />

og det er simuleringen af isdannelse<br />

i rent og rumligt ubegrænset<br />

vand, der er den største<br />

udfordring for forskerne.<br />

Dette er for nylig lykkes<br />

japanske forskere ved Nagoya<br />

Universitetet. De simulerede<br />

dynamikken af 512 vandmolekyler<br />

på baggrund af viden om<br />

de kræfter, der virker mellem<br />

molekylerne, for at følge udviklingen<br />

af den molekylære struk-<br />

tur over tidsrum svarende til<br />

mikrosekunder - hvilket er lang<br />

tid, idet processerne udspiller<br />

sig på nanosekund-skalaen. Forskerne<br />

fandt, at nukleation sker,<br />

når der opstår et tilstrækkeligt<br />

antal relativt langtidsholdbare<br />

hydrogenbindinger mellem nærliggende<br />

vandmolekyler i det<br />

samme område. Dette udgør<br />

en rimelig kompakt »initial<br />

nukleus«, som langsomt ændrer<br />

orm og størrelse, indtil den når<br />

et stadium, som tillader hurtig<br />

ekspansion resulterende i krystallisation<br />

af hele systemet.<br />

Forskernes bidrag til en øget<br />

forståelse af dynamikken i<br />

sådanne faseovergange kan blive<br />

vigtig for mange områder -<br />

fra design af nye materialer til<br />

bestemmelse af proteinstrukturer<br />

ved hjælp af krystallografi .<br />

CRK<br />

Ali El-Salanti er cand. scient i<br />

biologi og ph.d.-studerende ved<br />

Center for Medicinsk Parasitologi,<br />

Københavns Universitet<br />

Panum Institutet 24-2<br />

Blegdamsvej 3<br />

2200 København N<br />

Tlf.: 35327676<br />

E-mail: hecmp@biobase.dk<br />

Se mere information om<br />

udviklingen af en vaccine <strong>mod</strong><br />

malaria på følgende internetadresser:<br />

www.cmp.dk, www.who.int,<br />

www.malariavaccine.org,<br />

www.euromalvac.org<br />

Kilde Nature vol 416,<br />

28. marts 2002.

Hooray! Your file is uploaded and ready to be published.

Saved successfully!

Ooh no, something went wrong!