# B. thuringiensis crystal proteins as powerful next-generation anthelmintics

> **NIH NIH R01** · UNIV OF MASSACHUSETTS MED SCH WORCESTER · 2021 · $652,243

## Abstract

Project Summary/Abstract 
 
Soil-­transmitted  helminth  or  soil-­transmitted  nematode  (STN)  infections  are  intestinal  parasitic  nematodes, 
mainly Ascaris, hookworms, and whipworms. They are amongst the most prevalent parasites on earth and  cause 
severe  morbidity  in  children,  including  growth  stunting,  intellectual  and  educational  impairment,  malnutrition, 
anemia, and lower future earning;; they also have significant impacts on pregnant women and worker productivity.  
Single  dose  mass  drug  administration  (MDA)  to  treat  STNs  relies  on  a  single  drug  class,  the  benzimidazoles 
(BZs).    BZs  have  poor  efficacy  against  whipworms  and  highly  variable  efficacy  against  hookworms.    BZ 
resistance  alleles  have  been  detected  in  STNs  and  there  are  clear  examples  of  low  BZ  efficacy  against  all 
parasites.    New  mechanism-­of-­action  and  broadly  potent  therapies  for  STNs  are  urgently  needed.  The  soil-­
bacterium  Bacillus  thuringiensis  (Bt)  is  the  number  one  biological  insecticide  agent  in  the  world.      The  insect-­
active components are crystal (Cry) proteins that kill insects but that are harmless to vertebrates (no effect >1000 
mg/kg).    Insecticidal  Bt  Cry  proteins  are  expressed  in  transgenic food  crops  (e.g.,  >80%  of  USA  corn)  and are 
FDA approved for ingestion. The nematode-­active Cry protein, Cry5B (related to insecticidal Cry proteins), cures 
hookworm and Ascaris infections in large animals and can kill whipworms in vitro.  Novel Cry5B microbiologically-­
derived forms called IBaCC and PCC, which are compatible with MDA, have been developed.  The Cry protein, 
Cry21A, has  also  emerged  as a  potentially  highly  potent  anthelmintic against STN  parasites  and an  excellent 
stacking  partner  for  Cry5B.    Cry5B  and  Cry21A  make  a  combination  predicted  to  be  difficult  for  nematodes  to 
resist.    This  proposal  aims  to  optimize  Cry5B  and  Cry21A  against  all  STNs  by  1.  taking  advantage  of  the 
tremendous resource of natural variants of these proteins found in the environment as part of Bt’s evolution and 
survival, 2. optimizing acid neutralization and bacterial expression systems, and 3. testing key hypotheses about 
how best  to target  whipworms,  the  most  difficult of  the  parasites  to  treat.    Moderate  throughput  in  vitro  assays 
will  be  used  to efficiently  inform  in  vivo assays  for  all  three parasite  classes.   Efficacy  of  Cry  proteins  against 
multidrug  resistant  hookworms  will  be  studied.    Potential  resistance  against  Cry  proteins  will  be  addressed 
upfront  by  studying  how  Cry5B  and  Cry21A  proteins  can  be  combined  to  provide  resistance-­busting  efficacy;; 
stacking of Cry proteins is now the norm for insecticidal application.  This proposal is unique in 1. applying a safe 
and  validated  natural  resource,  Bt,  to  a  wholly  new  application,  contr...

## Key facts

- **NIH application ID:** 10217996
- **Project number:** 5R01AI056189-18
- **Recipient organization:** UNIV OF MASSACHUSETTS MED SCH WORCESTER
- **Principal Investigator:** RAFFI V AROIAN
- **Activity code:** R01 (R01, R21, SBIR, etc.)
- **Funding institute:** NIH
- **Fiscal year:** 2021
- **Award amount:** $652,243
- **Award type:** 5
- **Project period:** 2005-04-01 → 2023-07-31

## Primary source

NIH RePORTER: https://reporter.nih.gov/project-details/10217996

## Citation

> US National Institutes of Health, RePORTER application 10217996, B. thuringiensis crystal proteins as powerful next-generation anthelmintics (5R01AI056189-18). Retrieved via AI Analytics 2026-05-23 from https://api.ai-analytics.org/grant/nih/10217996. Licensed CC0.

---

*[NIH grants dataset](/datasets/nih-grants) · CC0 1.0*