(© CDC/Lois S. Wiggs)
Forscher haben einen möglichen Impfstoff gegen Antibiotika-resistente Clostridium difficile-Bakterien gefunden, die vor allem bei Patienten in Krankenhäusern gefährliche Darminfektionen hervorrufen können(1) . Als Angriffspunkt für den möglichen Impfstoffkandidaten fungiert ein Sechsfachzucker, der in der Zellwand der Bakterien vorkommt. Da Zucker alleine im Allgemeinen oft keine so starke Immunantwort wie proteinbasierte Impfstoffe hervorrufen, kombinierten die Wissenschaftler die Zuckermoleküle mit dem Protein CRM 197, einem veränderten Diphtherietoxin, das bei Konjugatimpfstoffen als Verstärker eingesetzt wird.

Clostridium difficile ist eigentlich einer unter vielen harmlosen mikrobiellen Bewohnern des menschlichen Darms. Wenn allerdings die normale Darmflora eines Menschen durch Antibiotika geschädigt wird oder Patienten an einem geschwächten Immunsystem leiden (z.B. Krebs- oder AIDS-Kranke), kann sich das Bakterium stark vermehren. Seine Giftstoffe führen dann zu Durchfall und Darmentzündungen, die lebensbedrohliche Ausmaße annehmen können. Seit einigen Jahren ist in den USA und etlichen westeuropäischen Ländern zudem ein besonders aggressiver und gegen bisher verfügbare Antibiotika resistenter Stamm dieses Bakteriums aufgetreten.

Ein internationales Team um Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Kolloid- und Grenzflächenforschung in Potsdam konnte in Mäusen zeigen, dass die Verbindung aus Kohlenhydrat und Protein zur Produktion von Antikörpern gegen die Zuckerkomponente aus der bakteriellen Zellwand führte. Sie konnten darüber hinaus im Stuhl von mit Clostridium difficile infizierten Patienten Antikörper gegen diesen spezifischen Sechsfachzucker nachweisen. Wenn also der Mensch bereits auf natürlichem Wege kleine Mengen von Antikörpern gegen die bakterielle Zuckerstruktur bildet, sollte mit einer umso stärkeren Immunantwort zu rechnen sein, wenn ihm das synthetische Kohlenhydrat-Protein-Konjugat verabreicht wird.

Ohne die jüngsten Fortschritte auf dem Gebiet der Glykochemie und Gykobiologie wäre ein solcher gegen Zuckermokeküle gerichteter Impfstoff nicht denkbar. Die Synthese von Mehrfachzuckern ist deshalb schwierig und komplex, da sich die Zuckermoleküle an verschiedenen möglichen Stellen miteinander verbinden können. Sie müssen jedoch exakt so miteinander verknüpft werden, dass sie dem Zuckerantigen der jeweiligen Bakterienart entsprechen, damit die gebildeten Antikörper anschließend auch tatsächlich die bakteriellen Zuckerstrukturen erkennen können. Die Forscher haben dazu eine Methode zur gezielten Synthese von Mehrfachzuckern entwickelt, mit Hilfe derer sich die einzelnen Zucker ausschließlich in der gewünschten Konstellation miteinander verbunden haben.

Bevor der Impfstoffkandidat gegen Clostridium difficile in ersten klinischen Prüfungen mit Menschen getestet werden kann, muss unter anderem noch abgeklärt werden, ob die induzierte Produktion von Antikörpern gegen das Bakterium auch effizient einer Infektion vorbeugen kann.

Die technologischen Fortschritte auf dem Gebiet der Zuckerforschung haben heute schon dazu geführt, dass sowohl mehr biologisch relevante Zuckermoleküle hergestellt werden können als auch Wissenschaftler deren Wirkungen gezielt untersuchen können. Gegen einige weitere Krankheitserreger wie beispielsweise gegen Malaria werden bereits zuckerbasierte Impfstoffe erforscht; erste klinische Studien könnten demnächst starten. Und in Zukunft dürften auf diesem Gebiet weitere Fortschritte zu erwarten sein.



Literaturtipp:

(1) Oberli et al., A possible oligosaccharide-conjugate vaccine candidate for Clostridium difficile is antigenic and immunogenic, Chemistry & Biology, 2011, Volume 18, pp 580-588