The role of microgametes in the development of the porcine coccidium Cystoisospora suis and its interplay with the host

Projektleitung an der Vetmeduni

Joachim, Anja

Geldgeber

FWF Österreichischer Wissenschaftsfonds

Laufzeit

01.01.2020 - 30.09.2024

Abstract

Der einzellige Parasit Cystoisospora suis (C. suis) ist ein häufiger Verursacher von Saugferkeldurchfällen auf der ganzen Welt. Er gehört zu den Apicomplexa, die durch einen komplexen Lebenszyklus charakterisiert sind, der auch die Entwicklung unterschiedlicher Zelltypen, so genannter Mikro- und Makrogameten (ähnlich dem Sperma und der Eizelle von Säugern), einschließt. Die Verschmelzung von Mikro- und Makrogameten ist ein unverzichtbarer Teil der Entwicklung infektiöser Stadien, so genannter Oozysten, die ein typisches Merkmal der Ordnung der Coccidia (Kokzidien) darstellen. Gemäß der aufgestellten Hypothese würde eine Hemmung der sexuellen Entwicklung und der nachfolgenden Befruchtung den Lebenszyklus dieses Parasiten wirksam unterbrechen und damit die Infektion der ungeschützten Ferkel unterbinden. Über die molekulare und zelluläre Zusammensetzung insbesondere der Mikrogameten von C. suis oder anderer Kokzidien ist bisher nur wenig bekannt. Um neue Bekämpfungsstrategien zu entwickeln, die dieses Entwicklungsstadium zum Ziel haben, benötigt man unbedingt grundsätzliche Informationen zu deren Entwicklung, molekularer Zusammensetzung und Funktion. Bisher war die Forschung zu Mikrogameten der Kokzidien dadurch erschwert, dass es kein Kultursystem für sexuelle Stadien gibt, aber für C. suis ein In-vitro-Kultursystem etabliert, das den gesamten Lebenszyklus unterstützt, was es zu einem idealen Modell für Studien der sexuellen Entwicklung dieser speziellen Krankheitserreger macht. In dem beantragten Projekt soll die genaue Morphologie und Biologie der Mikrogameten (beweglicher, begeißelter Stadien die benötigt werden um die intrazellulären Makrogameten zu befruchten) und der Prozess der Befruchtung genau untersucht werden. Bildgebende und OMICs-Verfahren wie Proteomik und Transkriptomik werden, zusammen mit moderner Massenspektrometrie, Elektronen- und konfokaler Lasermikroskopie, und Technologien für rekombinante Proteinen, dafür eingesetzt, um die Zusammensetzung und Funktion dieser Stadien näher zu beleuchten, und zellbiologische und funktionelle In-vitro-Testverfahren werden eingesetzt, um ausgewählte Proteine als mögliche Ziele für Interventionsmaßnahmen zu charakterisieren. Ein tieferes Verständnis zum Mikrogametenstadium und seiner Rolle in der Entwicklung von C. suis wird auch wichtige neue Erkenntnisse zur Biologie und möglichen Kontrollmaßnahmen derjenigen Kokzidien beitragen, die für die Humanmedizin von großer Bedeutung sind, wie Toxoplasma gondii or Cryptosporidium parvum, und anderen Tierpathogenen, wie die Gattung Eimeria, dem Verursacher der Geflügekokzidiose.