Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Ein süßer Impfstoff gegen Lungenentzündung

09.03.2017

Für eine Impfung gegen einen besonders gefährlichen Erreger der Lungenentzündung braucht es möglicherweise nicht viel. Denn ein Molekül aus drei aneinandergereihten Zuckern könnte ausreichen, um vor der Infektion mit hochvirulenten und antibiotikaresistenten Pneumokokken zu schützen. Der Dreifachzucker stimuliert das Immunsystem zur Bildung von Antikörpern gegen das Bakterium Streptococcus pneumoniae vom Serotyp 8, kurz ST8, wie Forscher des Max-Planck-Instituts für Kolloid- und Grenzflächenforschung in Potsdam durch Tests im Tiermodell nachwiesen. Ihre Arbeit zeigt zudem, wie sich künftig maßgeschneiderte Impfstoffe einer neuen Generation entwickeln lassen.

Bereits seit vielen Jahren verwenden Wissenschaftler die charakteristischen Zuckermoleküle auf der Oberfläche von Bakterien als Bestandteil von Impfstoffen. Die Immunisierung mit einer Mischung solcher isolierter Kapselpolysaccharide schützt jedoch nicht immer zuverlässig vor Infektionen mit dem tatsächlichen Erreger. Die Gemische sind nämlich nicht gegen alle Subtypen der Bakterien wirksam.


Nur aus drei aneinander gehängten Zuckern besteht das Molekül, das in Mäusen eine Immunantwort gegen Pneumokokken vom Serotyp ST8 bewirkt.

Benjamin Schumann/MPI für Kolloid- und Grenzflächenforschung

Zudem ist ihre Herstellung teuer und aufwendig, da bei der Isolation der Oberflächenzucker oftmals Verunreinigungen durch Rückstände und veränderte Zuckermoleküle entstehen.

Eine Alternative bieten synthetische Zuckermoleküle, die den Oberflächenmolekülen der Bakterien nachempfunden sind. An Trägerproteine gekoppelt stellen diese Moleküle effektive Impfstoffe dar, deren Herstellung im Labor deutlich einfacher ist als die Isolation konventioneller Impfstoffe aus Bakterien.

Um sie zu entwickeln, müssen die Forscher jedoch genau wissen, welcher Bestandteil der Bakterienhülle die Immunität gegen den Erreger tatsächlich auslöst. Das herauszufinden ist mühsam, und erschwert die Entwicklung dieser neuen Generation von synthetischen Impfstoffen.

Enormer Fortschritt durch einen synthetischen Impfstoff

Die Forscher des Potsdamer Max-Planck-Instituts für Kolloid- und Grenzflächenforschung kombinierten jetzt eine Reihe von Experimenten, um die für den Impfschutz relevanten Oberflächenmoleküle des Pneumokokken-Bakteriums ST8 zu identifizieren. Das Bakterium kann gefährliche Lungen- und Hirnhautentzündungen verursachen und ist oft gegen gängige Antibiotika resistent.

„Die Herstellung konventioneller Impfstoffe gegen ST8 ist schwierig“ erklärt Max-Planck-Direktor Peter Seeberger, „weshalb die Entwicklung eines synthetischen Impfstoffs einen enormen medizinischen Fortschritt bedeuten würde.“

Um den Syntheseaufwand für den Impfstoff dabei möglichst gering zu halten, suchten die Forscher den kleinstmöglichen Zucker, der eine Immunisierung bewirkt. Zu diesem Zweck produzierten die Wissenschaftler mithilfe eines automatisierten Synthese-Verfahrens, das Peter Seeberger und seine Mitarbeiter entwickelt haben, zunächst eine Reihe unterschiedlicher Zuckermoleküle, die verschiedenen Teilen des Kapselsaccharids auf dem ST8-Bakterium entsprechen.

Anschließend testeten sie, welche Zuckermoleküle von Antikörpern erkannt wird, die auch gegen ST8 wirksam sind. Diese Moleküle, so folgerten die Forscher, könnten auch eine Schutzwirkung gegen die Pneumokokken auslösen. Um ihre Hypothese zu testen, injizierten sie die Moleküle Mäusen. Tatsächlich bildeten Tiere, die eine bestimmte Zuckerkombination erhalten hatten, wirksame Antikörper gegen die echten, aus ST8-Bakterien isolierten Kapselpolysaccharide.

Weiterentwicklung für die Anwendung am Menschen

Um herauszufinden, welcher spezielle Teil des Kapselsaccharids dafür sorgt, dass das Immunsystem wirksame Antikörper bildet, analysierten die Forscher das Bindungsverhalten der Antikörper genauer. So zeigten sie letztlich, dass ein Dreifachzucker aus zwei Glucose- und einem Galactosemolekül die schützende Immunantwort vermittelt. Benachbarte Teile des Kapselsaccharids bewirkten dagegen keine schützende Immunantwort.

Fügten die Wissenschaftler den synthetischen Zuckerimpfstoff zu dem gängigen Pneumokokken-Impfstoff Prevnar 13 hinzu, erweiterte sich dessen Wirkungsspektrum von 13 auf 14 Serotypen, sodass die geimpften Tiere zusätzlich gegen den gefährlichen ST8-Erreger immunisiert wurden.

Im nächsten Schritt wollen die Forscher den Impfstoff gegen die Pneumokokken zusammen mit der Vaxxilon AG, einer Ausgründung des Max-Planck-Instituts, für die Anwendung am Menschen weiterentwickeln.

Die Potsdamer Gruppe beschäftigt sich bereits seit einigen Jahren mit der Entwicklung synthetischer Impfstoffe auf Zuckerbasis und hat auch für andere Bakterienarten schon vielversprechende Kandidaten entwickelt. „Synthetische Impfstoffe bedeuten einen Paradigmenwechsel innerhalb der Impfstoffforschung“ sagt Seeberger.

„Sie sind präziser, effektiver und einfacher herzustellen als konventionelle Impfstoffe.“ Die Synthese des gegen ST8 wirksamen Zuckermoleküls ist damit ein weiterer Meilenstein auf dem Weg zu einer neuen Generation von maßgeschneiderten Impfstoffen.

Mara Thomas

Kontakt:
Prof. Dr. Peter H. Seeberger
Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung, Potsdam-Golm
Telefon:+49 331 567-9301
E-Mail: peter.seeberger@mpikg.mpg.de

Katja Schulze
Presse- und Öffentlichkeitsarbeit
Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung, Potsdam-Golm
Telefon:+49 331 567-9203
E-Mail: katja.schulze@mpikg.mpg.de

Originalveröffentlichung:
A semisynthetic Streptococcus pneumoniae serotype 8 glycoconjugate vaccine
Benjamin Schumann, Heung Sik Hahm, Sharavathi G. Parameswarappa, Katrin Reppe, Annette Wahlbrink, Subramanian Govindan, Paulina Kaplonek, Liise-anne Pirofski, Martin Witzenrath, Chakkumkal Anish, Claney L. Pereira und Peter H. Seeberger
Science Translational Medicine, 8. März 2017; doi: 10.1126/scitranslmed.aaf5347

Weitere Informationen:

https://www.mpg.de/11147308/

Peter Hergersberg | Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V.

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Biowissenschaften Chemie:

nachricht Biologischer Lichtsensor in Aktion gefilmt
15.06.2018 | Paul Scherrer Institut (PSI)

nachricht Belohnung fürs Gehirn
15.06.2018 | Max-Planck-Institut für Biologie des Alterns

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Biowissenschaften Chemie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: AchemAsia 2019 in Shanghai

Die AchemAsia geht in ihr viertes Jahrzehnt und bricht auf zu neuen Ufern: Das International Expo and Innovation Forum for Sustainable Chemical Production findet vom 21. bis 23. Mai 2019 in Shanghai, China statt. Gleichzeitig erhält die Veranstaltung ein aktuelles Profil: Die elfte Ausgabe fokussiert auf Themen, die für Chinas Prozessindustrie besonders relevant sind, und legt den Schwerpunkt auf Nachhaltigkeit und Innovation.

1989 wurde die AchemAsia als Spin-Off der ACHEMA ins Leben gerufen, um die Bedürfnisse der sich damals noch entwickelnden Iindustrie in China zu erfüllen. Seit...

Im Focus: AchemAsia 2019 will take place in Shanghai

Moving into its fourth decade, AchemAsia is setting out for new horizons: The International Expo and Innovation Forum for Sustainable Chemical Production will take place from 21-23 May 2019 in Shanghai, China. With an updated event profile, the eleventh edition focusses on topics that are especially relevant for the Chinese process industry, putting a strong emphasis on sustainability and innovation.

Founded in 1989 as a spin-off of ACHEMA to cater to the needs of China’s then developing industry, AchemAsia has since grown into a platform where the latest...

Im Focus: Li-Fi erstmals für das industrielle Internet der Dinge getestet

Mit einer Abschlusspräsentation im BMW Werk München wurde das BMBF-geförderte Projekt OWICELLS erfolgreich abgeschlossen. Dabei wurde eine Li-Fi Kommunikation zu einem mobilen Roboter in einer 5x5m² Fertigungszelle demonstriert, der produktionsübliche Vorgänge durchführt (Teile schweißen, umlegen und prüfen). Die robuste, optische Drahtlosübertragung beruht auf räumlicher Diversität, d.h. Daten werden von mehreren LEDs und mehreren Photodioden gleichzeitig gesendet und empfangen. Das System kann Daten mit mehr als 100 Mbit/s und fünf Millisekunden Latenz übertragen.

Moderne Produktionstechniken in der Automobilindustrie müssen flexibler werden, um sich an individuelle Kundenwünsche anpassen zu können. Forscher untersuchen...

Im Focus: First real-time test of Li-Fi utilization for the industrial Internet of Things

The BMBF-funded OWICELLS project was successfully completed with a final presentation at the BMW plant in Munich. The presentation demonstrated a Li-Fi communication with a mobile robot, while the robot carried out usual production processes (welding, moving and testing parts) in a 5x5m² production cell. The robust, optical wireless transmission is based on spatial diversity; in other words, data is sent and received simultaneously by several LEDs and several photodiodes. The system can transmit data at more than 100 Mbit/s and five milliseconds latency.

Modern production technologies in the automobile industry must become more flexible in order to fulfil individual customer requirements.

Im Focus: ALMA entdeckt Trio von Baby-Planeten rund um neugeborenen Stern

Neuartige Technik, um die jüngsten Planeten in unserer Galaxis zu finden

Zwei unabhängige Astronomenteams haben mit ALMA überzeugende Belege dafür gefunden, dass sich drei junge Planeten im Orbit um den Säuglingsstern HD 163296...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Künstliche Intelligenz – Schafft der Mensch seine Arbeit ab?

15.06.2018 | Veranstaltungen

Internationale Konferenz zur Asteroidenforschung in Garching

13.06.2018 | Veranstaltungen

Meteoriteneinschläge und Spektralfarben: HITS bei Explore Science 2018

11.06.2018 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

EMAG auf der AMB: Hochproduktive Lösungen für die vernetzte Automotive-Produktion

15.06.2018 | Messenachrichten

AchemAsia 2019 in Shanghai

15.06.2018 | Messenachrichten

Dem Fettfinger zu Leibe rücken: Neuer Nanolack soll Antifingerprint-Oberflächen schaffen

15.06.2018 | Materialwissenschaften

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics