Mechanische Strategien zur Vermeidung von Interspezies-Konkurrenz bei Trypanosomen

• Antragsteller: Professor Dr. Markus Engstler
• Fachliche Zuordnung: Parasitologie und Biologie der Erreger tropischer Infektionskrankheiten
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 491920625

Wie alle Lebewesen müssen sich auch Parasiten optimal an eine ökologische Nische anpassen. Im Falle von Parasiten ist diese Nische per Definition feindlich, da der Wirt über Abwehrstrategien gegen den Eindringling verfügt. Gleichzeitig wird der Wirt oft von mehr als einer Parasitenart befallen, so dass es zur Konkurrenz zwischen Parasiten um dieselbe Infektionsnische kommen kann. Dementsprechend ist die Vermeidung von interspezifischer Konkurrenz eine wichtige Strategie für den evolutionären Erfolg des Parasitismus. Wir postulieren, dass dabei Anpassungen an die Physik der Mikroumgebung eine entscheidende Rolle spielen. Afrikanische Trypanosomen sind einzellige, extrazelluläre Parasiten, die die Körperflüssigkeiten ihrer Wirte besiedeln. Interessanterweise können zwei eng verwandte Arten, T. brucei und T. congolense, präferentiell unterschiedliche Nischen im selben Wirt besiedeln, nämlich Gewebszwischenräume und das periphere Kapillarsystem. Beide Arten unterscheiden sich nur geringfügig in ihrem Körperbau, aber signifikant in ihrem Schwimmverhalten und ihrer Fähigkeit, sich an Wirtszellen anzuheften. In diesem Projekt wollen wir die physikalischen Eigenschaften und mechanische Fähigkeiten beider Arten systematisch untersuchen. Wir werden sowohl die Kräfte messen, die die Parasiten auf ihre Umgebung ausüben können, als auch die Kräfte bestimmen, denen sie selbst ausgesetzt sind. Wir werden die Parasiten in einer Vielzahl von Mikroumgebungen untersuchen, von mikrofluidischen Modellen des Blutflusses, der Gewebsflüssigkeit und der Lymphe bis hin zu aufwendigen Haut- und Fettgewebemodellen. Mit Hilfe modernster Techniken, die von Echtzeit-Deformationszytometrie, Lattice Light Sheet-Mikroskopie und Holographie bis hin zu Einzelzell-RNA-Seq und mesoskaligen Simulationen reichen, wollen wir den physikalischen Cross-Talk der Parasiten mit ihrer Wirtsnische mit noch nie dagewesener Genauigkeit messen. Damit wollen wir einen wichtigen Beitrag zu unserem Verständnis der Physik des Parasitismus leisten.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 2332: Physik des Parasitismus