TY - JOUR A1 - Brehm, Klaus A1 - Koziol, Uriel T1 - On the importance of targeting parasite stem cells in anti-echinococcosis drug development T1 - De l’importance de cibler les cellules souches du parasite dans la recherche de nouveaux médicaments contre les échinococcoses JF - Parasite N2 - The life-threatening diseases alveolar and cystic echinococcoses are caused by larvae of the tapeworms Echinococcus multilocularis and E. granulosus, respectively. In both cases, intermediate hosts, such as humans, are infected by oral uptake of oncosphere larvae, followed by asexual multiplication and almost unrestricted growth of the metacestode within host organs. Besides surgery, echinococcosis treatment relies on benzimidazole-based chemotherapy, directed against parasite beta-tubulin. However, since beta-tubulins are highly similar between cestodes and humans, benzimidazoles can only be applied at parasitostatic doses and are associated with adverse side effects. Mostly aiming at identifying alternative drug targets, the nuclear genome sequences of E. multilocularis and E. granulosus have recently been characterized, revealing a large number of druggable targets that are expressed by the metacestode. Furthermore, recent cell biological investigations have demonstrated that E. multilocularis employs pluripotent stem cells, called germinative cells, which are the only parasite cells capable of proliferation and which give rise to all differentiated cells. Hence, the germinative cells are the crucial cell type mediating proliferation of E. multilocularis, and most likely also E. granulosus, within host organs and should also be responsible for parasite recurrence upon discontinuation of chemotherapy. Interestingly, recent investigations have also indicated that germinative cells might be less sensitive to chemotherapy because they express a beta-tubulin isoform with limited affinity to benzimidazoles. In this article, we briefly review the recent findings concerning Echinococcus genomics and stem cell research and propose that future research into anti-echinococcosis drugs should also focus on the parasite’s stem cell population. N2 - Les échinococcoses alvéolaire et kystique, deux maladies potentiellement mortelles, sont respectivement causées par les larves des vers plats Echinococcus multilocularis et E. granulosus. Dans les deux cas, les hôtes intermédiaires, comme l’homme, s’infectent par l’ingestion des oncosphères, suivie de la multiplication asexuée et la croissance presque illimitée du métacestode dans les organes de l’hôte. À côté de la chirurgie, le traitement des échinococcoses repose sur une chimiothérapie par les benzimidazoles, dont l’action est dirigée contre la bêta-tubuline du parasite. Cependant, comme les bêta-tubulines sont extrêmement similaires chez les cestodes et les humains, les benzimidazoles ne peuvent être utilisés qu’à des posologies parasitostatiques et sont associés à des effets secondaires indésirables. Avec l’objectif principal d’identifier des cibles pour des médicaments alternatifs, le génome nucléaire d’E. multilocularis et d’E. granulosus a été récemment séquencé, et de nombreuses cibles potentielles pour des médicaments sont exprimées par le métacestode. De plus, des études récentes de biologie cellulaire ont montré qu’E. multilocularis dispose de cellules souches multipotentes, appelées cellules germinales, qui sont les seules cellules parasitaires capables de prolifération et à l’origine de toutes les cellules différenciées. Ces cellules germinales représentent donc un type cellulaire crucial pour la prolifération d’E. multilocularis, et très vraisemblablement aussi d’E. granulosus, dans les organes de l’hôte, et vraisemblablement responsables des récurrences parasitaires à l’arrêt de la chimiothérapie. Des études récentes ont aussi indiqué que les cellules germinales pourraient être moins sensibles à la chimiothérapie car elles expriment un isoforme de la bêta-tubuline à affinité limitée vis-à-vis des benzimidazoles. Dans cet article, nous faisons une courte revue des découvertes récentes concernant la génomique d’Echinococcus et la recherche sur les cellules souches. Nous proposons que les recherches futures sur de nouveaux médicaments contre les échinococcoses se focalisent sur la population des cellules souches du parasite. KW - genome KW - chemotherapy KW - benzimidazole KW - stem cells KW - germinative cells KW - beta-tubulin Y1 - 2014 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-118030 SN - 1252-607X VL - 21 ER - TY - THES A1 - Koike, Akito T1 - Molekular und zellbiologischer Ansatz hin zu neuartigen Medikamenten gegen \(Echinococcus\) \(multilocularis\) T1 - Molecular and cell biological approach towards novel drugs against \(Echinococcus\) \(multilocularis\) N2 - Echinococcosis is an important zoonosis. The causative agent of Alveolar Echinococcosis (AE) is Echinococcus multilocularis. The treatment of human AE is limited to surgery and chemotherapy with albendazole (ABZ). However, ABZ works only parasitostatically and it needs to be taken for long periods, although it causes adverse side effects. Thus, development of new, parasiticidal drug with selective toxicity is required. Because undifferentiated stem cells of E. multilocularis play key role in its longevity and regenerative capacity, targeting stem cells is especially important. In vitro screening of protein kinases inhibitors demonstrated that human PIM kinases inhibitors have detrimental effects on E. multilocularis. Through yeast two hybrid assay, the interaction of parasite PIM kinase (EmPIM) and its CDC25 (EmCDC25) was indicated. Through in situ hybridization, expression of EmPIM in the stem cells was observed. Therefore, EmPim is likely to be a positive regulator of cell cycle progression, the same as human Pim1. In addition, 20 compounds against EmPIM were selected through in silico screening and synthesized. One of them has a detrimental effect on E.multilocularis comparable to human pan-PIM inhibitors, but has much weaker toxicity on human cell lines. Furthermore, triclabendazole (TCBZ) and its metabolite TCBZSX, which are approved for another flatworm disease, Fascioliasis were tried on E. multilocularis. With two stem cell markers, damage to stem cells by TCBZSX was shown. In addition, primary cells from treated vesicles never regenerated and the damage to stem cells proved to be irreversible. Our in silico screening method used in EmPIM research has potential to identify compounds which overcome the side effect problem in ABZ-based chemotherapy. On the other hand, it is expected that my research of TCBZ can lead to development of a practical parasiticidal chemotherapy by combining TCBZ, which damages stem cells, and ABZ, which damages differentiated cells. N2 - Die Echinokokkose ist eine der wichtigsten Zoonosen sowohl für die Human- als auch für die Veterinärmedizin. Der Erreger der alveolären Echinokokkose (AE) ist Echinococcus multilocularis. Metazestode Bläschen, das Larvenstadium dieses parasitären Helminthen, können in die Leber eindringen und ungeschlechtlich wie bösartige Tumore wachsen. Dies kann ohne geeignete Behandlung tödlich sein. Die Behandlung von AE beim Menschen beschränkt sich auf Chirurgie und Chemotherapie, aber die Chirurgie ist nur bei einem kleinen Prozentsatz der Patienten anwendbar, die im Frühstadium diagnostiziert werden. Die meisten Patienten können sich nur auf eine Chemotherapie mit Albendazol (ABZ) verlassen. ABZ wirkt jedoch nur parasitostatisch und kann die Krankheit nicht heilen. Daher muss ABZ über einen längeren Zeitraum eingenommen werden, obwohl es mit Nebenwirkungen einhergeht. Daher ist die Entwicklung eines neuen, parasitentötenden und selektiven Medikaments gegen AE erforderlich. Da die undifferenzierte Stammzellpopulation von E. multilocularis eine Schlüsselrolle für seine Langlebigkeit und Regenerationsfähigkeit spielt, ist eine auf Stammzellen abzielende Chemotherapie wichtig. In dieser Arbeit wurde ein In-vitro-Screening verschiedener Hemmstoffe gegen Kinasen und Tubuline durchgeführt. Das Ergebnis des Screenings zeigte, dass Inhibitoren gegen humane pim-Kinasen starke schädliche Auswirkungen auf E. multilocularis haben. Durch ein Hefe-Zwei- Hybrid-System wurde die Interaktion der Parasiten-Pim-Kinase (EmPIM) mit der Zellteilungszyklus 25 (EmCDC25) nachgewiesen, und durch In-situ-Hybridisierung wurde die teilweise Lokalisierung von EmPIM in den Stammzellen beobachtet. Daher ist es wahrscheinlich, dass EmPim ein positiver Regulator der Zellzyklusprogression ist, genau wie menschliches Pim1. ... KW - Bandwürmer KW - Zellzyklus KW - Benzimidazolderivate KW - tapeworm KW - kinase KW - benzimidazole Y1 - 2023 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-288649 ER -