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Neue Ansätze zur Diagnose und Therapie der Toxoplasmose

Projektleiter: Frank Seeber

Weltweit ist ca. ein Drittel der Bevölkerung mit dem einzelligen Parasiten Toxoplasma gondii infiziert (in Deutschland sind dies ca. 50% der Erwachsenen). Jedoch führt dies in der Regel zu keinen schwereren Symptomen. Allerdings sind ungeborene Kinder während der Schwangerschaft bzw. Menschen mit einem stark geschwächten Immun­system (z.B. bei AIDS, Transplantation) gefährdet, an einer neuen oder wieder­auf­flammenden akuten Infektion mit schwerem Verlauf zu erkranken (akute Toxoplasmose).

Phasenkontrast und FluoreszensmikroskopieEinzelne Tachyzoiten von T. gondii in einer Fibroblasten-Zelle. Links das mikroskopische Bild im Durchlicht (mit Fibroblasten-Zellkern rechts unten); rechts im Fluoreszenzlicht, wobei die grünen Strukturen Mitochondrien der Fibroblasten sind; die gelben/roten die des Parasiten, und die hellblau gefärbten "Punkte" ein den pflanzlichen Plastiden ähnliches Organell (genannt Apicoplast) darstellen. Quelle: Frank Seeber, RKI (Crawford et al. 2006 EMBO J.)

Zwar gibt es wirksame Medikamente gegen dieses akute Infektions­stadium (genannt Tachyzoiten), aber die dauerhafte, chronische Form des Erregers (genannt Bradyzoiten) verbleibt lebenslang im Körper des Wirtes und kann immer wieder bei stark geschwächtem Immun­system zur Umwandlung in Tachyzoiten und daher einer Re-Infektion führen. Wirksame Medikamente gegen diese chronische Form von Toxoplasma gondii gibt es bislang nicht.

Auch der direkte Nachweis von lebenden Tachyzoiten bzw. Bradyzoiten ist unbefriedigend, in manchen klinischen Situationen aber wichtig (z.B. zur Überprüfung der Wirksamkeit eines Medikaments gegen Toxoplasma gondii). So unterscheidet die übliche Diagnostik einer Toxoplasmose über den Nachweis von Antikörpern im Blut prinzipiell nicht, ob diese von lebenden, absterbenden oder toten Erregern gebildet wurden. Dieser Problematik widmet sich ein Projekt, in dem versucht wird, RNA, die nur von lebenden, nicht aber von abgetöteten Parasiten abgegeben werden, mittels sensitiver molekularer Tests nachzuweisen.

Der Etablierung von effizienteren serologischen Testmethoden für große epidemiologische Studien gilt außerdem unser Augenmerk. Darüber hinaus sind wir mit anderen Forschenden im Rahmen eines von der EU geförderten Projekts (TOXOSOURCES) damit beschäftigt, einen serologischen Test zu entwickeln, der den spezifischen Nachweis einer Infektion mit dem dritten Stadium des Parasiten, den Oozysten, ermöglichen soll. Oozysten stellen das sexuelle Stadium von Toxoplasma gondii dar und werden durch infizierte Katzen in die Umwelt abgegeben, womit sie ebenfalls ein Infektionsrisiko für Mensch und Tier darstellen. Allerdings ist ihr Beitrag zu der hohen Zahl an Infizierten in Deutschland unbekannt.

Darüber hinaus interessieren uns aber auch grundlegende Fragen der Zellbiologie, Biochemie und Molekularbiologie des Parasiten, die in Zusammenhang mit der Entwicklung von neuen Angriffszielen für zukünftige Medikamente stehen. Auch widmen wir uns der Frage, welche angeborenen Immunantworten im Darm bei einer Infektion mit Bradyzoiten eine Rolle spielen. Dies wird an Darmorganoiden (Zellkultur-basierte „Minidärme“) verschiedener Spezies erforscht. All diese Fragen werden in Zusammenarbeit mit nationalen und internationalen Fachkolleginnen und -kollegen bearbeitet und durch Graduiertenprogramme gefördert. Aufgrund der biologischen Verwandtschaft von Toxoplasma gondii zu dem Erreger der Malaria, Plasmodium falciparum, sind eine Reihe von Fragestellungen (z.B. Angriffspunkte für neue Medikamente) relevant für beide Erreger, können aber aufgrund der leichteren Handhabbarkeit im Labor oftmals besser zuerst bei Toxoplasma gondii untersucht werden.

Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter

  • Ojo-Ajogu Akuh
  • Estefania Delgado-Betancourt
  • Sandra Klein
  • David Warschkau

Weitere Informationen

Stand: 23.03.2022

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Ausgewählte Publikationen

  • Warschkau D, Delgado-Betancourt E, Holthaus D, Müller A, Kliem G, Krug SM, Schulzke J-D, Aebischer T, Klotz Chr, Seeber F (2022): From 3D to 2D: Harmonization of Protocols for Two-dimensional Cultures on Cell Culture Inserts of Intestinal Organoids from Various Species.
    Bio-protocol 12 (2): doi: 10.21769/BioProtoc.4295. mehr

  • Christiansen C, Maus D, Hoppenz E, Murillo-León M, Hoffmann T, Scholz J, Melerowicz F, Steinfeldt T, Seeber F, Blume M (2022): In vitro maturation of Toxoplasma gondii bradyzoites in human myotubes and their metabolomic characterization.
    Nat Commun 13 (1): 1168. doi: 10.1038/s41467-022-28730-w. mehr

Alle anzeigen

  • Henkel S, Frohnecke N, Maus D, McConville MJ, Laue M, Blume M, Seeber F (2021): Toxoplasma gondii apicoplast-resident ferredoxin is an essential electron transfer protein for the MEP isoprenoid biosynthetic pathway.
    J. Biol. Chem. 298 (1): 101468. Epub Dec 8. doi: 10.1016/j.jbc.2021.101468. mehr

  • Fabian BT, Lepenies B, Schares G, Dubey JP, Spano F, Seeber F (2021): Expanding the known repertoire of C-type lectin receptors binding to Toxoplasma gondii oocysts using a modified high-resolution immunofluorescence assay.
    mSphere 6 (2): e01341-20. Epub Mar 31. doi: 10.1128/mSphere.01341-20. mehr

  • Krings A, Jacob J, Seeber F, Pleyer U, Walker J, Stark K, Wilking H (2021): Estimates of toxoplasmosis incidence based on healthcare claims data, Germany, 2011–2016.
    Emerg. Infect. Dis. 27 (8): 2097–2106. Epub Jun 29. doi: 10.3201/eid2708.203740. mehr

  • Holthaus D, Delgado Betancourt E, Aebischer T, Seeber F, Klotz C (2021): Harmonization of protocols for multi-species organoid platforms to study the intestinal biology of Toxoplasma gondii and other protozoan infections.
    Front. Cell. Infect. Microbiol. 10: 610368. Epub Feb 22. doi: 10.3389/fcimb.2020.610368. mehr

  • Álvarez García G, Davidson R, Jokelainen P, Klevar S, Spano F, Seeber F (2021): Identification of oocyst-driven Toxoplasma gondii infections in humans and animals through stage-specific serology – current status and future perspectives.
    Microorganisms 9 (11): 2346. Epub Nov 13. doi: 10.3390/microorganisms9112346. mehr

  • Logroño Wiese PE, Seeber F et al. (2021): Screening for common eye diseases in the elderly with Optos ultra-wide-field scanning laser ophthalmoscopy: a pilot study with focus on ocular toxoplasmosis.
    Int. Ophthalmol. 41 (5): 1573–1584. Epub Mar 16. doi: 10.1007/s10792-020-01683-z. mehr

  • Klein S, Stern D, Seeber F (2020): Expression of in vivo biotinylated recombinant antigens SAG1 and SAG2A from Toxoplasma gondii for improved seroepidemiological bead-based multiplex assays.
    BMC Biotechnol. 20 (1): 53. Epub Oct 6. doi: 10.1186/s12896-020-00646-7. mehr

  • Fabian BT, Hedar F, Koethe M, Bangoura B, Maksimov P, Conraths FJ, Villena I, Aubert D, Seeber F, Schares G (2020): Fluorescent bead-based serological detection of Toxoplasma gondii infection in chickens.
    Parasit. Vectors 13 (1): 388. Epub Jul 31. doi: 10.1186/s13071-020-04244-6. mehr

  • Pleyer U, Gross U, Schlüter D, Wilking H, Seeber F (2019): Toxoplasmosis in Germany: Epidemiology, Diagnosis, Risk Factors, and Treatment.
    Dtsch. Arztebl. Int. 116 (25): 435–444. Epub Jun 21. doi: 10.3238/arztebl.2019.0435. mehr

  • Delgado Betancourt E, Hamid B, Fabian BT, Klotz C, Hartmann S, Seeber F (2019): From entry to early dissemination—Toxoplasma gondii's initial encounter with its host.
    Front. Cell. Infect. Microbiol. 9: 46. Epub Mar 5. doi: 10.3389/fcimb.2019.00046. mehr

  • Ferreira SCM, Torelli F, Klein S, Fyumagwa R, Karesh WB, Hofer H, Seeber F et al. (2019): Evidence of high exposure to Toxoplasma gondii in free-ranging and captive African carnivores.
    Int. J. Parasitol. Parasites Wildl. 8 (April): 111–117. Epub 2018 Dec 24. doi: 10.1016/j.ijppaw.2018.12.007. mehr

  • Garg M, Stern D, Groß U, Seeberger PH, Seeber F, Varón Silva D (2019): Detection of Anti-Toxoplasma gondii antibodies in human sera using synthetic glycosylphosphatidylinositol glycans on a bead-based multiplex assay.
    Anal. Chem. 91 (17): 11215-11222. Epub Aug 22. doi: 10.1021/acs.analchem.9b02154. mehr

  • Blume M, Seeber F (2018): Metabolic interactions between Toxoplasma gondii and its host
    F1000Res 7 (F1000 Faculty Rev): 1719. Epub Oct 30. doi: 10.12688/f1000research.16021.1. mehr

  • Torelli F, Zander S, Ellerbrok H, Kochs G, Ulrich RG, Klotz C, Seeber F (2018): Recombinant IFN-γ from the bank vole Myodes glareolus: a novel tool for research on rodent reservoirs of zoonotic pathogens
    Sci. Rep. 8 (1): 2797. Epub Feb 12. doi: 10.1038/s41598-018-21143-0. mehr

  • Ferreira SCM, Torelli F, Klein S, Fyumagwa R, Karesh WB, Hofer H, Seeber F et al. (2018): Evidence of high exposure to Toxoplasma gondii in free-ranging and captive African carnivores
    Int. J. Parasitol. Parasites Wildl.: Epub Dec 24. doi: 10.1016/j.ijppaw.2018.12.007. mehr

  • Ehret T, Torelli F, Klotz C, Pedersen AB, Seeber F (2017): Translational rodent models for research on parasitic protozoa – a review of confounders and possibilities
    Front. Cell. Infect. Microbiol. 7: 238. Epub Jun 7. doi: 10.3389/fcimb.2017.00238. mehr

  • Ufermann CM, Müller F, Frohnecke N, Laue M, Seeber F (2017): Toxoplasma gondii plaque assays revisited: improvements for ultrastructural and quantitative evaluation of lytic parasite growth
    Exp. Parasitol. 180: 19-26. Epub 2016 Dec 21. doi: 10.1016/j.exppara.2016.12.015. mehr

  • Seeber F, Steinfelder S (2016): Recent advances in understanding apicomplexan parasites
    F1000Res 5 (F1000 Faculty Rev): 1369. Epub Jun 14. doi: 10.12688/f1000research.7924.1. mehr

  • Wilking H, Thamm M, Stark K, Aebischer T, Seeber F (2016): Prevalence, incidence estimations, and risk factors of Toxoplasma gondii infection in Germany: a representative, cross-sectional, serological study
    Sci. Rep. 6: 22551. Epub Mar 3. doi: 10.1038/srep22551. mehr

  • Ufermann CM, Müller F, Frohnecke N, Laue M, Seeber F (2016): Toxoplasma gondii plaque assays revisited: improvements for ultrastructural and quantitative evaluation of lytic parasite growth
    Exp. Parasitol.: Epub Dec 21. doi: 10.1016/j.exppara.2016.12.015. mehr

  • Frohnecke N, Klein S, Seeber F (2015): Protein–protein interaction studies provide evidence for electron transfer from ferredoxin to lipoic acid synthase in Toxoplasma gondii
    FEBS Lett. 589 (1): 31–36. Epub 2014 Nov 27. doi: 10.1016/j.febslet.2014.11.020. mehr

  • Oppenheim RD, Creek DJ, Macrae JI, Modrzynska KK, Pino P, Limenitakis J, Polonais V, Seeber F et al. (2014): BCKDH: The missing link in apicomplexan mitochondrial metabolism is required for full virulence of Toxoplasma gondii and Plasmodium berghei
    PLoS Pathog. 10 (7): e1004263. doi: 10.1371/journal.ppat.1004263. mehr

  • Frohnecke N, Klein S, Seeber F (2014): Protein–protein interaction studies provide evidence for electron transfer from ferredoxin to lipoic acid synthase in Toxoplasma gondii
    FEBS Lett.: Epub Nov 27. doi: 10.1016/j.febslet.2014.11.020. mehr

  • Banik S, Renner Viveros P, Seeber F, Klotz C, Ignatius R, Aebischer T (2013): Giardia duodenalis arginine deiminase modulates the phenotype and cytokine secretion of human dendritic cells by depletion of arginine and formation of ammonia
    Infect. Immun. 81 (7): 2309-2317. Epub Apr 15. doi: 10.1128/IAI.00004-13. mehr

  • Hahn J, Seeber F, Kolodziej H, Ignatius R, Laue M, Aebischer T, Klotz C (2013): High Sensitivity of Giardia duodenalis to Tetrahydrolipstatin (Orlistat) In Vitro
    PLoS One 8 (8): e71597. Epub Aug 19. doi: 10.1371/journal.pone.0071597. mehr

  • Klotz C, Aebischer T, Seeber F (2012): Stem cell-derived cell cultures and organoids for protozoan parasite propagation and studying host–parasite interaction
    Int. J. Med. Microbiol. 302 (4-5): 203-209. Epub Aug 13. DOI: 10.1016/j.ijmm.2012.07.010. mehr

  • Deschermeier C, Hecht LS, Bach F, Rützel K, Stanway RR, Nagel A, Seeber F, Heussler VT (2012): Mitochondrial lipoic acid scavenging is essential for Plasmodium berghei liver stage development
    Cell. Microbiol. 14 (3): 416–430. mehr

  • Deschermeier C, Hecht LS, Bach F, Rützel K, Stanway RR, Nagel A, Seeber F, Heussler VT (2011): Mitochondrial lipoic acid scavenging is essential for Plasmodium berghei liver stage development
    Cell. Microbiol.: Epub Nov 30. doi: 10.1111/j.1462-5822.2011.01729.x. mehr

  • Miculka C, Tran H, Meyer T, Heckeroth AR, Baumeister S, Seeber F, Selzer PM (2011): Orlistat: A repositioning opportunity as a growth inhibitor of Apicomplexan parasites?
    In: K. Becker (Hrsg), Apicomplexan Parasites: Molecular Approaches toward Targeted Drug Development. Weinheim: Wiley-VCH, pp. 481-492.

  • Baumeister S, Wiesner J, Reichenberg A, Hintz M, Bietz S, Harb OS, Roos DS, Kordes M, Friesen J, Matuschewski K, Lingelbach K, Jomaa H, Seeber F (2011): Fosmidomycin Uptake into Plasmodium and Babesia-Infected Erythrocytes Is Facilitated by Parasite-Induced New Permeability Pathways
    PLoS ONE 6 (5): e19334. doi:10.1371/journal.pone.0019334. mehr

  • Seeber F, Soldati-Favre D (2010): Metabolic pathways in the apicoplast of apicomplexa
    Int. Rev. Cell Mol. Biol. 281: 161-228. doi:10.1016/S1937-6448(10)81005-6 . mehr

  • Seeber F, Limenitakis J, Soldati-Favre D (2008): Apicomplexan mitochondrial metabolism: a story of gains, losses and retentions
    Trends Parasitol. 24 (10): 468-478. Epub 2008 Sep 3. mehr

  • Milani M, Balconi E, Aliverti A, Mastrangelo E, Seeber F, Bolognesi M, Zanetti G (2007): Ferredoxin-NADP+ reductase from Plasmodium falciparum undergoes NADP+-dependent dimerization and inactivation: functional and crystallographic analysis
    J. Mol. Biol. 367 (2): 501-513. Epub 2007 Jan 9. mehr

  • Crawford MJ, Thomsen-Zieger N, Ray M, Schachtner J, Roos DS, Seeber F (2006): Toxoplasma gondii scavenges host-derived lipoic acid despite its de novo synthesis in the apicoplast
    EMBO J. 25 (13): 3214-3222. Epub 2006 Jun 15. mehr

  • Röhrich RC, Englert N, Troschke K, Reichenberg A, Hintz M, Seeber F, Balconi E, Aliverti A, Zanetti G, Köhler U, Pfeiffer M, Beck E, Jomaa H, Wiesner J (2005): Reconstitution of an apicoplast-localised electron transfer pathway involved in the isoprenoid biosynthesis of Plasmodium falciparum
    FEBS Lett. 579 (28): 6433-6438. Epub 2005 Nov 2. mehr

  • Seeber F, Aliverti A, Zanetti G (2005): The plant-type ferredoxin-NADP+ reductase/ferredoxin redox system as a possible drug target against apicomplexan human parasites
    Curr. Pharm. Des. 11 (24): 3159-3172. mehr

  • Wiesner J, Seeber F (2005): The plastid-derived organelle of protozoan human parasites as a target of established and emerging drugs
    Expert Opin. Ther. Targets 9 (1): 23-44. mehr

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