A malária é uma das doenças infecciosas mais ameaçadoras do mundo. Uma equipe internacional agora pode investigar os patógenos da malária em glóbulos vermelhos in vivo usando o microscópio de raios-X BESSY II e as fontes síncrotron ALBA e ESRF. Os estudos revelam os mecanismos usados ​​pelas substâncias ativas para atacar o patógeno. Isso pode contribuir para a melhoria das estratégias de tratamento e medicamentos.

Cerca de 40% da humanidade vive em regiões afetadas pela malária. Cerca de 200 milhões de pessoas contraem a doença todos os anos, e cerca de 600, Como resultado, 000 pessoas morrem. Os mosquitos Anopheles, que transmitem os agentes patogênicos da malária, estão se espalhando devido às mudanças climáticas. Esses patógenos são organismos unicelulares (plasmódios) que se instalam dentro das hemácias de seus hospedeiros e metabolizam a hemoglobina para crescer e se multiplicar.

A principal via para lidar com a doença é o tratamento por compostos ativos da família das quinolina, e mais recentemente, da família artemisinina. Contudo, a maneira exata como os compostos ativos mantêm os plasmódios patogênicos sob controle tem sido objeto de controvérsia até agora.

Uma tese refere-se ao processo digestivo dos plasmódios patogênicos. A pesquisa mostrou que os plasmódios armazenam grandes quantidades de hemoglobina em seu vacúolo digestivo, uma organela que se assemelha a uma bolsa. Isso libera moléculas de hemozoína contendo ferro que os plasmódios não podem tolerar. Os plasmódios conseguem cristalizar essas moléculas de hemozoína tóxicas para que não possam mais envenená-las. A ideia era que os compostos ativos poderiam impedir a formação de cristais de hemozoína e, assim, boicotar o processo de desintoxicação dos plasmódios.

Uma equipe liderada por Sergey Kapishnikov, da Universidade de Copenhagen e do Instituto Weizmann de Ciência em Rehovot, Israel, junto com dinamarquês, Espanhol, Colegas franceses e berlinenses, agora investigou esse processo em células sanguíneas infectadas pela primeira vez. As células sanguíneas foram infectadas com o patógeno da malária Plasmodium falciparum e então misturado com diferentes concentrações de bromoquina da família das quinolina.

Os patógenos da malária nas células sanguíneas só podem ser examinados in vivo e em seu ambiente natural usando microscopia de raios-X em fontes síncrotron. Outros métodos de investigação, como microscopia eletrônica, requerem que os patógenos sejam secos e cortados em fatias ultrafinas.

Na BESSY II, Stephan Werner e Peter Guttmann, juntamente com Sergey Kapishnikov, foram capazes de examinar as amostras usando microscopia de raios-X. "As amostras de sangue são congeladas rapidamente para o exame, para que possamos observar os patógenos in vivo e também produzir imagens de tomografia de raios-X tridimensionais, "explica Guttmann. Outros estudos de microscopia de raios-X foram realizados na fonte de luz síncrotron ALBA em Barcelona.

A espectromicroscopia de fluorescência na European Synchrotron Radiation Facility ESRF em Grenoble tornou possível mapear a distribuição dos elementos nas células do sangue. Quando combinado com a estrutura celular revelada pelas imagens tridimensionais de raios-X, a distribuição da bromoquina e seu modo de ação podem ser interpretados com precisão. "Vemos em nossas imagens que a bromoquina se acumula na superfície dos cristais de hemozoína. Isso deve levar à inibição do crescimento do cristal e, assim, interromper o processo de desintoxicação pelos parasitas plasmódios, "explica Kapishnikov.

Essas investigações também podem ser estendidas a outros grupos de drogas, como a artemisinina, e fornecem informações valiosas para o desenho de tratamentos mais eficazes para a malária.