Analyse von Antikörpern zeigt: bessere Impfstoffe und Tumordiagnosen sind möglich

Angeführt von Stephan von Gunten vom Institut für Pharmakologie der Universität Bern analysierten Wissenschaftler die Antikörper von mehreren tausend gesunden Spendern. Antikörper sind wichtige Teile des Immunsystems. Sie erkennen spezifische Strukturen, die auf Bakterien, Viren oder sogar Tumorzellen vorkommen.

Als Reaktion auf eine Infektion, Impfung oder Tumorbildung können sich Antikörper im Körper stark vermehren. Die erhöhte Menge an spezifischen Antikörpern verstärkt nicht nur die Immunabwehr, sondern ermöglicht es auch, eine Infektion mit einem bestimmten Erreger oder eine Tumorerkrankung nachzuweisen. Dank der Erkenntnisse der Studie, die im Wissenschaftsmagazin «Science Translational Medicine» veröffentlicht wird, könnten unter anderem bessere Impfungen entworfen werden.

Nach den Proteinen sind neu die Zuckerstrukturen im Fokus

In den letzten Jahrzehnten hat sich das Wissen über die Interaktion von Antikörpern mit Proteinen stark verbessert. Viel weniger bekannt ist allerdings, wie Antikörper mit Zuckerstrukturen interagieren. Dies liegt an der methodischen Schwierigkeit, mit Zuckerstrukturen zu arbeiten.

Eine genauere Erforschung der Zuckerstrukturen wäre allerdings vonnöten, da sie auf jeder lebenden Zelle vorkommen und eine wichtige Rolle bei Infektionen und Tumorerkrankungen spielen. Um diese zu untersuchen, arbeitete von Guntens Team mit der so genannten Glycan Array-Technologie. Mit dieser Methode konnte es die Antikörperbindung zu mehreren hundert Zuckerstrukturen analysieren.

Antikörper erkennen auch zahlreiche Zuckerstrukturen

Zuckerstrukturen seien weniger effizient als Proteine, die Antikörperproduktion auszulösen. Dies war zumindest die bisher vorherrschende Lehrmeinung. Dadurch begründete man in einigen Fällen auch das Versagen von Impfstoffen, die auf Zucker basieren. Die neuste Untersuchung mit der Glycan Array-Technologie hat jedoch gezeigt, dass Antikörper zahlreiche Zuckerstrukturen erkennen.

«Interessanterweise, und im Gegensatz zu früher publizierten Daten zur Proteinerkennung, glichen sich die Bindungsreaktionen für Zuckerstrukturen auffällig stark zwischen den verschiedenen Antikörperpräparaten», sagt Erstautor Christoph Schneider vom Institut für Pharmakologie der Universität Bern. «Dies spricht für eine universelle Architektur der Zucker-spezifischen Antikörper beim Menschen.»

Neue Erkenntnisse zur Behandlung von Infektionen

Die vertiefte Analyse zeigte einen Zusammenhang zwischen der Zuckerstruktur und dem Ausmass der Antikörperreaktion. Diese Erkenntnis ist von erheblicher Bedeutung für die Entwicklung von Impfstoffen. Sie könnte dazu beitragen, zucker-basierende Impfungen so zu entwerfen, dass eine optimale Reaktion des Immunsystems ausgelöst wird. Die Erkennung von Tumoren aus Zuckerstrukturen hing von der Klassenzugehörigkeit von Antikörpern ab.

Dies beeinflusst die Suche nach neuen Tumormarkern und könnte die Diagnostik für bestimmte Tumore verfeinern. Überraschenderweise verbinden sich Zucker-spezifische Antikörper nicht nur an Strukturen von Viren, Bakterien und bakteriellen Giftstoffe, sondern auch mit deren Andockstellen im menschlichen Gewebe. Dadurch könnten Viren, Bakterien und deren Giftstoffe daran gehindert werden, ins menschliche Gewebe einzudringen.

Angaben zur Publikation:
Schneider C, Smith DF, Cummings RD, Boligan KF, Hamilton RG, Bochner BS, Miescher S, Simon HU, Pashov A, Vassilev T, von Gunten S: The human IgG anti-carbohydrate repertoire exhibits a universal architecture and contains specificity for microbial attachment sites, Science Translational Medicine, 7. Januar 2015, Vol 7 Issue 269 269ra1.