Mit fast 250 Millionen Erkrankungen pro Jahr und rund 600.000 Todesfällen, von denen die meisten Kinder unter fünf Jahren betreffen, stellt Malaria nach wie vor ein schwerwiegendes gesundheitliches, soziales und wirtschaftliches Problem dar – insbesondere in Subsahara-Afrika, wo etwa 95 % der Fälle auftreten. Die Krankheit wird durch Plasmodien verursacht, einzellige Parasiten, die über die Anopheles-Mücke auf den Menschen übertragen werden. Maßnahmen konzentrieren sich primär auf die Bekämpfung der Mücke, gegen vorhandene Medikamente entwickelt der Parasit zunehmend Resistenzen.

Einem internationalen Forscherteam unter Leitung des 90-jährigen Chemikers und Kristallographen Prof. Leslie Leiserowitz sowie Prof. Michael Elbaum vom Weizmann Institute of Science gelang nun ein entscheidender Schritt zum Verständnis des Überlebensmechanismus des Plasmodiums.

Im Körper eines infizierten Menschen ernährt sich der Parasit von den Proteinen des Hämoglobins, bei deren Verdauung ein eisenhaltiger Molekülkomplex, das sogenannte Häm, freigesetzt wird. Dieser Komplex wäre für die Plasmodien toxisch, hätten sie nicht die Fähigkeit entwickelt, ihn durch die Umwandlung in kristallines Hämozoin unschädlich zu machen. Viele Malaria-Medikamente setzen bei der Bildung der Hämozoin-Kristalle an, allerdings wurde dieser Prozess bisher nicht vollständig verstanden, obwohl das Hämozoin bereits seit 1847 bekannt ist.

Mithilfe moderner Technologien und neuer Verfahren gelang es nun erstmals, die dreidimensionale Struktur des komplexen Hämozoins exakt darzustellen. Bei der schwierigen Interpretation der Messdaten aus Oxford sowie der Erstellung des darauf basierenden Modells des Moleküls arbeitete Tim Grüne eng mit Wissenschaftlern aus Israel, Großbritannien, Tschechien und den USA zusammen.
Tim Grüne über die Zusammenarbeit: „Für mich war es eine einzigartige Erfahrung, mit einer internationalen Gruppe von Experten mit sehr unterschiedlichem Hintergrund zusammenzuarbeiten. Über zwei Jahre hinweg gab es wöchentliche Meetings zwischen drei Kontinenten mit oft leidenschaftlichen Diskussionen, bis wir den Prozess eingegrenzt hatten, wie der Malariaparasit die Häm-Moleküle entsorgt, an denen er sonst sterben würde.“

Grüne hofft, dass das neu gewonnene Wissen über die Bildung der Hämozoin-Kristalle einen vielversprechenden Ansatz zur Entwicklung wirksamer neuer Medikamente gegen Malaria bieten wird.

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• Quelle: Crystalizing Our Comprehension of Malaria: A definitive atomic structure of the heme crystals made by malaria parasites could lead to better antimalarial drugs (Weizmann Institute of Science)
• Publikation: Paul Benjamin Klar et al, Cryo-tomography and 3D Electron Diffraction Reveal the Polar Habit and Chiral Structure of the Malaria Pigment Crystal Hemozoin, ACS Central Science (2024)
• Website Tim Grüne
• Malaria (WHO Website)