Standard-Membran-Fütterungstest zum Nachweis von Plasmodium falciparum-Infektionen in Anopheles-Mückenvektoren

Malaria, bekannt als eine der zerstörerischsten Krankheiten weltweit, stellt immer noch eine große Bedrohung für mehrere Länder dar – insbesondere für diejenigen in der afrikanischen Region – und trägt zu etwa 95% der Fälle weltweit bei¹. Diese Krankheit wird durch einen Protozoenparasiten verursacht und zusammen mit seinem Anopheles-Mückenvektor können diese Täter dem menschlichen Wirt großen Schaden zufügen². Genauer gesagt ist die Falciparum-Art der Gattung Plasmodium parasite für schätzungsweise 99% der Malariafälle in Afrika südlich der Sahara^{verantwortlich 1}. Darüber hinaus könnten mehrere wichtige Anopheles-Mückenvektoren (einschließlich An. gambiae Giles, An. arabiensis Patton, An. coluzzii Coetzee & Wilkerson sp.n. und An. funestus Giles) für mehr als 95% der weltweiten Parasitenübertragung verantwortlich gemacht werden 3,4,5,6,7,8 . Damit die ideale Parasiten-Vektor-Gesellschaft hergestellt werden kann, sollte der Moskitovektor anfällig für den Parasiten sein und in der Lage sein, ihn zu übertragen⁹. Darüber hinaus sollten sowohl der Vektor als auch der Parasit physische Barrieren überwinden, um die perfekte infektiöse Kombination zu bilden – der Moskitovektor sollte in der Lage sein, die Parasitenentwicklung aufrechtzuerhalten, und der Parasit sollte die Fähigkeit haben, die Abwehrmechanismen des Wirts zu überwinden^10,11.

Gametozyten, das Sexualstadium des Parasiten P. falciparum, spielen eine entscheidende Rolle bei der Verbindung der Vektor- und Parasitenpartner¹². Die sexuelle Entwicklung findet in vivo statt, und die Gametozytogenese beschreibt den Prozess der Differenzierung reifer Gametozyten in bewegliche männliche Mikrogameten und weibliche Makrogameten¹³. Ein weiterer Prozess, der innerhalb der Mücke stattfindet, ist die Exflagellation – der Prozess, bei dem sich der männliche Gametozyt in Gameten verwandelt und aus den roten Blutkörperchen austritt, die während einer Blutmahlzeit aufgenommen werden¹¹. Es wird ferner vorgeschlagen, dass der Exflagellationsprozess durch eine günstige Veränderung der Umgebung des Mückenmitteldarms verstärkt wird¹⁴. Nach der Exflagellation wird durch die Verschmelzung der männlichen und weiblichen Gameten eine Zygote gebildet¹³. Aus der Zygote entsteht eine bewegliche Ookinete und bewegt sich von der Blutmahlzeit zum Epithel des Mückenmitteldarms¹³. Hier reift die Ookinete heran und es bildet sich eine Oozyste, die wiederum bewegliche Sporozoiten^13,15 produziert. Die Sporozoiten wandern dann zu den Speicheldrüsen der Mücken, und wenn die Mücke eine Blutmahlzeit von ihrem Wirt nimmt, werden diese Sporozoiten in den Blutkreislauf des Wirts injiziert¹⁵.

Interventionen zur Malariabekämpfung, die Vektorkontrollstrategien und den Einsatz wirksamer Malariamedikamente kombinieren, sind bei der Bekämpfung dieser Krankheit von entscheidender Bedeutung geworden¹⁵. Mit zunehmender Resistenz gegen Parasiten und Moskitos steigt die Dringlichkeit der Identifizierung neuartiger Malariamittel¹⁶. Daher ist die in vivo Bewertung von transmissionsblockierenden Verbindungen wichtig¹⁶. Nach der Entwicklung solcher wirksamen übertragungsblockierenden Medikamente wurde das SMFA verwendet, um zu beurteilen, ob diese Verbindungen die sexuelle Entwicklung von P. falciparum in der Anopheles-Mücke ^{hemmen 17,18,19}. Dieser Assay hat seit den 1970-1980er Jahren Anerkennung als Goldstandard für die Bewertung der Übertragungsblockierung^20,21 erlangt. Dieser Assay bietet eine billigere Alternative als andere Assays wie RT-qPCR, die spezielle Ausrüstung erfordern. Darüber hinaus werden keine Patienten benötigt, um die Experimente durchzuführen. Dieser Assay beinhaltet auch die Bereitstellung von Gametozyten-induziertem Blut an weibliche Moskitos, die dann seziert werden, um zu beurteilen, ob eine Oozystenentwicklung vorliegt²¹. Dies ermöglicht die Gametozytenquantifizierung und den Nachweis deformierter Oozysten aufgrund der Verbindungen²². Damit eine Verbindung als wirksam eingestuft werden kann, müssen die Prävalenz (der Anteil der Moskitos, die mindestens eine Oozyste im Mitteldarm beherbergen) und die Anzahl der Oozysten (Intensität) im Mückenmitteldarm bewertet werden, um die Infektionshemmung zu beurteilen 17,21,22.