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14. Juni 2022

Neutralisierende Antikörper kontrollieren Bakterieninfektion

Die Forschungsgruppen von Prof. Christoph Dehio am Biozentrum und Prof. Daniel Pinschewer am Departement Biomedizin der Universität Basel haben neutralisierende Antikörper entdeckt, die eine Infektion mit Bakterien verhindern oder zum Erliegen bringen. Wenn sich die Andockstellen der Antikörper auf der Bakterienoberfläche verändern, entkommen die Erreger der Immunabwehr.

[Translate to Deutsch:] Bartonella-Bakterien (grün), die rote Blutkörperchen (rot) befallen haben.

Bartonellen sind Bakterien, die von blutsaugenden Insekten auf Säugetiere einschliesslich des Menschen übertragen werden. Dort nisten sie sich in den roten Blutkörperchen ein und rufen verschiedene Krankheitssymptome hervor. Ein Beispiel für eine solche Infektion beim Menschen ist das weltweit durch Läuse übertragene Fünftagefieber. Auch das Oroya Fieber, eine lebensgefährliche Tropenkrankheit, wird von diesen Bakterien verursacht.

Das Team von Prof. Christoph Dehio am Biozentrum hat nun gemeinsam mit Forschenden um Prof. Daniel Pinschewer vom Departement Biomedizin die Reaktion des Immunsystems bei einer Infektion mit Bartonellen im Mausmodell untersucht. Sie haben dabei Antikörper entdeckt, die allein durch ihre Bindung an Bakterien den weiteren Infektionsprozess zum Erliegen bringen. «Solche neutralisierenden Antikörper wurden bisher primär im Rahmen viraler Infektionen beschrieben», erklärt Dr. Lena Siewert, Erstautorin der Studie, die im Fachjournal PNAS veröffentlicht wurde. «Bislang wusste man nicht, dass neutralisierende Antikörper auch den bakteriellen Infektionsprozess kontrollieren können, ohne die Hilfe von Fresszellen oder anderen Immunfaktoren.»

Strategie: Antikörper blockieren Bakterien

Dem Forschungsteam ist es gelungen, die Antikörper künstlich zu produzieren und zu zeigen, wie diese das Bakterium angreifen. «Der Antikörper heftet sich an ein Protein, einen sogenannten Autotransporter. Dieses sitzt an der Oberfläche der Bakterien und ist für diese lebensnotwenig», so Siewert. Die Antikörper verhindern, dass sich die Erreger an den roten Blutkörperchen anheften und in diese eindringen – die Infektion kommt zum Erliegen. Blutsaugenden Insekten sollten dann mit dem Blutmahl auch keine Erreger mehr aufnehmen und auf neue Wirte übertragen können

Wirkung: Vor einer Infektion schützend als auch therapeutisch

Die Forschenden verabreichten den Mäusen die Antikörper sowohl vor als auch im Laufe einer Infektion mit Bartonellen. «In beiden Fällen konnten die Antikörper ihre Wirkung vollends entfalten. Bei prophylaktischer Gabe wurde eine Infektion vollständig unterbunden, während die therapeutische Gabe bereits vorhandene Bakterien eliminierte.» 

Diese Beobachtung legt nahe, eine Impfung mit solchen Antikörpern anzudenken. Allerdings zeigte die Untersuchung des Autotransporters von Bartonellen in verschiedenen Proben, dass die Andockstelle der Antikörper äusserst variabel ist. Durch Mutation der Andockstellen werden die Antikörper somit wirkungslos. Eine Impfung hätte somit keine langfristige Wirkung

Immunflucht: Erfolg durch Vielfalt 

«Die Variationsmöglichkeiten individueller Bakterien sind zwar begrenzt», erklärt Christoph Dehio, «In den blutsaugenden Insekten kommen jedoch genetisch vielfältige Bakterien zusammen, die einen grossen Pool an Varianten für die Andockstelle des Antikörpers im Gepäck haben. Dies ermöglicht es der Bakteriengemeinschaft durch Genaustausch immer wieder neue Varianten zu entwickeln, die von den vormals neutralisierenden Antikörper nicht mehr erkannt werden können.» 

Wie die Bakterien es schaffen, so variabel zu sein, möchte Dehio mit seinem Team nun weiter erforschen. Auch die Idee für einen Impfstoff ist noch nicht vom Tisch. «Wenn es gelingt, einen Antikörper gegen den nicht variablen Teil des Autotransporters zu finden, wäre eine wirksame Impfung durchaus vorstellbar.»

Originalbeitrag: 
Lena K. Siewert, Aleksandr Korotaev, Jaroslaw Sedzicki, Katja Fromm, Daniel D. Pinschewer and Christoph Dehio. Identification of the Bartonella autotransporter CFA as protective antigen and hypervariable target of neutralizing antibodies in mice. Proceedings of the National Academy of Sciences PNAS, published online 14 June 2022

Kontakt: Kommunikation