Rätsel gelöst: Grazer ForscherInnen entdecken Entstehungs-Mechanismus für neuen Impfstoff

Zur Immunisierung werden Außenmembranvesikel verwendet, das sind die abgestoßenen Außenhäute bestimmter Bakterien. Wie diese Vesikel entstehen und welche Funktion sie haben, konnte Schild mit seiner ForscherInnengruppe nun erstmals klären.

„Das hilft, die Produktion des Impfstoff-Kandidaten zu verbessern, außerdem haben wir eine neue Therapie-Möglichkeit für die Krankheiten entdeckt“, schildert der Biowissenschafter. Die Studie wurde soeben im Journal Nature Communications veröffentlicht.

Eine Impfung ohne Nadel, die sich günstig herstellen und einfach verabreichen lässt, hat Assoz. Prof. Dr. Stefan Schild vom Institut für Molekulare Biowissenschaften der Uni Graz mit seinem Team bereits patentiert.

Die Technologie basiert auf so genannten Außenmembranvesikel. Das sind die abgestoßenen Außenhäute von ganz bestimmten Bakterien – darunter die Erreger von Cholera sowie von schweren Atemwegserkrankungen. Der Mensch entwickelt dann erfolgreich Antikörper.

Wie diese Außenmembranvesikel entstehen und welche Funktion sie haben, konnte Schild mit einer ForscherInnengruppe aus dem Verbund BioTechMed-Graz sowie KollegInnen aus den USA nun erstmals klären.

„Das hilft uns, die Produktion des Impfstoff-Kandidaten zu verbessern, außerdem haben wir eine neue Therapie-Möglichkeit für die Krankheiten entdeckt“, schildert der Biowissenschafter. Die Studie wurde soeben im international angesehenen Wissenschaftsjournal Nature Communications veröffentlicht.

Eisen als „Schalter“

Alle gram-negativen Bakterien, zu denen auch zahlreiche Krankheitserreger zählen, haben einen so genannten Lipidtransporter, der Fettbestandteile der Außenmembran wieder ins Innere des Mikroorganismus befördert. Als „Schalter“ für dieses System fungiert Eisen. Ist davon nicht ausreichend vorhanden, wird der Transporter gestoppt. In der Folge häufen sich Fette in der Bakterienhülle so stark an, dass diese Ausbuchtungen bekommt.

„Schließlich spaltet sich die Außenhaut kugelförmig ab und befördert auf diesem Weg auch Gifte in den Wirt, die die Krankheit auslösen“, beschreibt Schild.

„Wir beginnen erst zu verstehen, welche Rolle die Außenmembranvesikel genau spielen. Zusammenfassend lässt sich aber feststellen, dass sie für die Bakterien Stoffe ab- und zuführen können“, erklärt der Wissenschafter. Damit wird nun erstmals klar, warum viele bakterielle Erreger krank machende Gifte in diese Kügelchen verpacken. Da die Mikroorganismen im menschlichen Körper niemals ausreichend Eisen bekommen, produzieren sie rasch sehr viele dieser für den Wirt schädlichen Vesikel.

Neue Therapie

Diese Erkenntnis hilft den WissenschafterInnen nun nicht nur, die Menge der Außenmembranvesikel und damit des Impfstoffes zu steuern. Ist die Krankheit bereits ausgebrochen, könnte sie durch einen neuen Therapieansatz auch rasch behandelt werden: „Wenn man in dieses Transportsystem der Mikroorganismen eingreift und die Abspaltung der Vesikel stoppt, könnte man etwa die Aussendung von Toxinen verhindern“, so Schild.

Publikation
„A novel mechanism for the biogenesis of outer membrane vesicles in Gram-negative bacteria“ von Sandro Roier, Franz G. Zingl, Fatih Cakar, Sanel Durakovic, Paul Kohl, Thomas O. Eichmann, Lisa Klug, Bernhard Gadermaier, Katharina Weinzerl, Ruth Prassl, Achim Lass, Günther Daum, Joachim Reidl, Mario F. Feldmann und Stefan Schild in Nature Communications, DOI: 10.1038/ncomms10515

http://www.nature.com/ncomms/2016/160125/ncomms10515/full/ncomms10515.html