Veröffentlicht Mai 6, 2020
Dr. J. Stephen Dumler, M.D., Uniformed Services University of the Health Sciences
Dr. Noel Elman, Ph.D., GearJump Technologies, LLC
Dr. Rebecca Smith, Ph.D., D.V.M., University of Illinois at Urbana-Champaign

Die Lyme-Borreliose, die erstmals 1975 bei symptomatischen Patienten identifiziert wurde, wurde 1981 einem durch Zecken übertragenen Spirochäten-Bakterium zugeschrieben, das später Borrelia burgdorferi genannt wurde (1). Seitdem haben Forscher versucht, die Übertragung und Pathogenese von B. burgdorferi, Behandlungsstrategien für Lyme-Borreliose sowie auf Zecken oder Nagetiere ausgerichtete Maßnahmen zur Infektionsprävention und -kontrolle zu untersuchen. Obwohl in den letzten 45 Jahren viel gelernt wurde, bestehen immer noch erhebliche Lücken im Grundlagenwissen und in der Patientenversorgung.Zum Beispiel ist es unklar, warum Personen mit Lyme-Borreliose eine so breite Palette von Symptomen erleben können, die von Fieber, Hautausschlag und Kopfschmerzen bis hin zu Arthritis, neurologischen Beeinträchtigungen, Herzrhythmusstörungen und anderen schweren und schwächenden Zuständen reichen (2). Für einige kann die Infektion mit einem einzigen Antibiotikakurs kontrolliert werden, während andere längere Infektionen erleiden können, die mehrere Runden verschiedener Behandlungsschemata erfordern (3). Darüber hinaus entwickeln einige Patienten nach der Behandlung ein Lyme-Borreliose-Syndrom (PTLDS) und erleben kontinuierliche oder rezidivierende schwächende Symptome. Trotz jahrzehntelanger Forschung gibt es derzeit begrenzte Behandlungsmöglichkeiten für Lyme-Borreliose und daraus resultierende Pathologien und keine nachgewiesene Behandlung für PTLDS (4).

Außerdem, es wird erwartet, dass die Zahl der Lyme-Borreliose und andere durch Zecken übertragene Krankheiten (TBD) Fälle werden weiterhin aufgrund der geografischen Ausdehnung der Zecken und Nagetiere Reservoir Populationen und die Identifizierung neuer Zecken-Arten wachsen und durch Zecken übertragene Krankheitserreger (5). Zur Unterstützung dieser Vorstellung, die Zahl der Landkreise mit einer Inzidenz von mehr als 10 bestätigte Lyme-Borreliose-Fälle pro 100,000 Personen hat sich in den letzten erhöht 10 Jahre von 324 im 2008 zu 415 im 2018, zeigt, dass die geografische Verteilung von Gebieten mit hoher Inzidenz mit Lyme-Borreliose leider erweitert (6,7). Mai ist Lyme Disease Awareness Month, der darauf abzielt, die Aufmerksamkeit der Öffentlichkeit auf die anhaltenden Kämpfe der Lyme-Borreliose-Patienten, ihre Ärzte und Betreuer zu erhöhen. Seit seiner Gründung im GJ16, die Congressionally Directed Medical Research Programs‘ TBDRP hat etwa die Hälfte seines gesamten Forschungsbudgets ausgeführt Lyme-Borreliose-Forschung auf Prävention zu unterstützen und die Verringerung der Belastung der öffentlichen Gesundheit, Verbesserung der Behandlungsmöglichkeiten und diagnostische Assays, und das Verständnis pathogener Mechanismen.

Kurze Zusammenfassungen der FY18 TBDRP Auszeichnungen suchen herausfordernde Fragen zu beantworten und kritische Lücken im Bereich der Lyme-Borreliose sind unten aufgeführt:

Dr. J. Stephen Dumler, Uniformed Services University of the Health Sciences, baut auf seiner Expertise in In-vitro-Mikrogefäß- und Kapillarnetzwerkmodellen auf, um neue Werkzeuge für die Lyme-Borreliose-Forschung zu entwickeln. Physiologische Modelle, die das menschliche Gefäßsystem replizieren, sind entscheidend für die Beantwortung grundlegender Fragen zum Eintritt, zur Verbreitung und zur Pathogenese von TBDs. Mit seinem Team von erfahrenen Mitarbeitern, Dr. Dumler entwickelt 3D-Mikrogefäße für das menschliche Gehirn und die Haut, um die Rolle spezifischer zellulärer und molekularer Komponenten zu untersuchen, die vom Erreger, Wirt und der Zecke während der Infektion mit B. burgdorferi und A. phagocytophilum und der Migration durch die Dermis und das Gefäßsystem von Säugetieren abgeleitet sind. Die neu entwickelten 3D-Gefäßmodelle werden verwendet, um Gene und Genprodukte zu identifizieren, die mit der Intravasation und Extravasation von B. burgdorferi und A. phagocytophilum zusammenhängen und letztendlich als Ziele für zukünftige Impfstoff- oder Medikamentenentwicklungsbemühungen dienen könnten.

Dr. Noel Elman, GearJump Technologies, LLC, ist ein entwicklung des Adaptive Barrier Controlled Release Device (AB-CRD), das auf mikroelektromechanischer Systemtechnologie basiert, um eine kontrollierte und anhaltende Freisetzung von räumlichen und Kontaktzeckenabwehrmitteln bereitzustellen. Ziel ist es, auf den Erfahrungen seines Teams mit früheren tragbaren Mückenabwehrgeräten aufzubauen, um ein persönliches Schutzgerät gegen Zeckenstiche zu entwickeln und so TBDs zu verhindern. Dr. Elman hat sich mit Experten zusammengetan, darunter Dr. Sebastian D’hers vom Department of Mechanical Engineering am Instituto Tecnológico de Buenos Aires für Gerätedesign und Simulationen, Dr. Stephen Rich vom Department of Microbiology an der University of Massachusetts Amherst für die Untersuchung der Auswirkungen von AB-CRDs auf das Zeckenverhalten und entomologische Studien, Dr. Andrew Li vom Invasive Insect Biocontrol & Behavior Laboratory am Agricultural Research Service, US Department of Agriculture für Wirksamkeitsexperimente, Herr Meredith Metzler von der Quattrone Nanofabrication Facility an der University of Pennsylvania für die Gerätemikrofabrikation, sowie Frau Melynda Perry vom US Army Combat Capabilities Development Command-Soldier Center für Expertise in militärischer Ausrüstung für Geräteintegration und Design-Input. Diese Kooperationspartnerschaften ermöglichen es, abweisende Kombinationen für die Integration in das AB-CRD zu optimieren, die Wirksamkeit von Zeckenabwehrmitteln zu testen und wertvolles Feedback von Interessengruppen zum Design zu erhalten. Die AB-CRD wird eine Reihe von Vorteilen gegenüber bestehenden abweisenden Produkten bieten, darunter Breitbandwirksamkeit, geringe Toxizität, Integration in tragbare Geräte für Soldaten und Zivilisten sowie Portabilität für den Einsatz in Zelten, Schlafsäcken und Fahrzeugen. Wenn erfolgreich, Dr. Elman und seine Kollegen hoffen, dass AB-CRD dazu beitragen wird, zukünftige Lyme-Borreliose-Fälle zu verhindern, indem Compliance-bezogene Probleme im Zusammenhang mit aktuellen topischen Repellentien verbessert werden.

Dr. Rebecca Smith, University of Illinois at Urbana-Champaign, bringt ihre umfangreiche Erfahrung im Aufbau epidemiologischer Modelle in das Feld der TB ein. Dr. Smith ist Co-Investigator für das Midwest Center of Excellence für vektorübertragene Krankheiten und beteiligt sich am Illinois Tick Inventory Collaboration Network. In ihrem TBDRP-finanzierten Preis, Sie nutzt Zeckenökologie und Verhaltensdaten aus diesen Netzwerken, in Kombination mit menschlichen Verhaltensdaten und TBD-Fallberichten des Illinois Department of Public Health, validiert bauen, Simulationsmodelle für Lyme-Borreliose und andere TBDs. Diese Modelle werden vorhersagen Lyme-Borreliose (oder andere TBD) Risiko beim Menschen und bestimmen die relative Wirksamkeit potenzieller Vektor- oder Reservoirkontrollprogramme. Es wird erwartet, dass Dr. Smiths Simulationsmodelle in webbasierte Plattformen zur Vorhersage von durch Vektoren übertragenen Krankheiten integriert werden, auf die Gesundheitsämter und politische Entscheidungsträger zugreifen können, um die Umsetzung und Bewertung von Präventions- und Kontrollstrategien zu unterstützen.

1. https://irp.nih.gov/accomplishments/discovery-of-the-disease-agent-causing-lyme-disease
2. https://www.cdc.gov/lyme/signs_symptoms/index.html
3. https://www.cdc.gov/lyme/treatment/index.html
4. https://www.cdc.gov/lyme/postlds/index.html
5. https://www.cdc.gov/media/dpk/diseases-and-conditions/lyme-disease/index.html
6. https://www.cdc.gov/lyme/datasurveillance/tables-recent.html
7. https://www.cdc.gov/lyme/datasurveillance/recent-surveillance-data.html