LOEWE Zentrum für
Insektenbiotechnologie
& Bioressourcen

Therapeutische Proteasen aus Insekten

RNDr. Zdeněk Franta (PhD)

Wundheilung ist ein fein abgestimmter, facettenreicher Prozess, der aus drei spezifischen Phasen besteht (Inflammationsphase, Proliferationsphase, Epithelisierungsphase). Die Behandlung von Wunden hat sich durch die Fortschritte der modernen Medizin deutlich verbessert. Dennoch stellen chronische und nicht heilende Wunden immer noch ein bedeutendes Problem dar, dessen Behandlung mit enormen Kosten verbunden ist. Einer der alternativen Ansätze für die Behandlung einer Vielzahl von chronischen Wunden ist die maggot debridement therapy (MDT), sie sich als streng kontrollierte, künstlich induzierte Myiasis definieren lässt. Dabei werden heutzutage ausschließlich die Larven der Goldfliege Lucilia sericata verwendet, deren positive Effekte auf das Débridement (i), die Desinfektion (ii) und die direkte Stimulation des Heilungsprozesses (iii) gut dokumentiert sind. Trotz der zahlreichen förderlichen Effekte der MDT auf die Wundheilung, wurden bisher nur wenige verantwortliche Enzyme isoliert und im Detail charakterisiert.

In unserer Arbeitsgruppe liegt der Focus auf der Identifizierung proteolytischer Madenenzyme, deren rekombinanter Produktion und anschließender biochemischer und biologischer Charakterisierung. Unser systematischer Ansatz zur Identifizierung dieser Enzyme basisiert auf next generation sequencing Transkriptom-Daten in verschiedenen Geweben der Larve. Dabei identifizierten wir mehr als 180 Peptidase-Spezies mit unterschiedlicher Gewebedistribution, welche sich in fünf Klassen von proteolytischen Enzymen unterteilen lassen (Aspartat-, Cystein-, Serin-, Threonin- und Metallopeptidasen). Basierend auf dieser hochwertigen, uns zur Verfügung stehenden Datenbank nutzen wir verschiedene molekularbiologische und biochemische Ansätze zur Indentifizierung von Enzymen, die die MDT unterstützen könnten oder weiterreichendes medizinisches oder technisches Potential besitzen.

Figure 1:  Lucilia sericata larvae

Figure 2: Schematic workflow

Figure 3: Verification of digital gene expression analysis by quantitative RT-PCR.
(Source: Franta Z. et al. 2016; BioMed Research International)

Figure 4: Degradation of Extracellular matrix proteins by recombinant serine peptidase (Jonahm)
(Source: Pöppel A. et al. 2016; Insect Biochemistry and Molecular Biology)