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04.03.08 Malaria-Impfung

Immunität gegen Malaria

Plasmodien-Zucker regen Antikörperbildung an

Das Immunsystem des Menschen kann gegen Zuckermoleküle, wie sie der Malariaerreger Plasmodium falciparum auf seiner Oberfläche aufweist, Antikörper bilden. Dieser wichtige Nachweis ist Forschern der Gruppe von ETH-Professor Peter Seeberger gelungen und bestätigt, dass giftige Zuckermoleküle bei einer Malaria-Infektion eine wichtige Rolle spielen. Um den Antikörpernachweis zu erbringen, entwickelten die Forscher eine neue Methode.

Peter Rüegg, ETHZ

Abb. 1: Ausschnitt aus der neuartigen Testanordnung, bei der mit verschiedenen Zuckermolekülen entsprechende Antikörper nachgewiesen werden können.
Quelle: Prof. P. Seeberger, ETHZ

Seit Jahren arbeitet ETH-Professor Peter Seeberger an einer Malariaimpfung auf Zuckerbasis. Nun hat er einen weiteren wichtigen Schritt in diese Richtung gemacht. In seiner Forschungsgruppe wurde eine neue Methode entwickelt, mit der gezeigt werden kann, dass die toxischen Zuckermoleküle (GPI) des Malariaerregers eine spezifische Immunantwort mit Antikörpern auslösen.

Antikörper rasch neu gebildet

So zeigten die Tests, dass das Blut von Erwachsenen aus Malariagebieten Afrikas tatsächlich spezifische Antikörper gegen einzelne GPI enthält, dass also das Immunsystem die giftigen Zuckermoleküle als Fremdkörper erkennt und abzuwehren versucht. Anders bei Europäern, die nicht in Risikogebieten lebten. Ihnen fehlte ein bestimmter Antikörper. Sobald die europäischen Probanden aber mit Malaria infiziert wurden, nahmen diese Antikörper stark zu. Zwischen der Menge an Antikörpern und dem Schutz gegen die Krankheit besteht ein direkter Zusammenhang.

Europäer, die nicht in Malariaregionen leben und nicht infiziert sind, wiesen aber wie Afrikaner aus Malariagebieten auch Antikörper gegen einen weiteren Zucker auf. Dies hat die Forscher überrascht. Seeberger nimmt daher an, dass andere Krankheiten als Malaria, wie etwa die weit verbreitete aber meist harmlose Toxoplasmose, diese Immunantwort auslösen können.

Abb. 2: Der Malaria-Erreger Plasmodium falciparum (blau) vermehrt sich zu einem bestimmten Zeitpunkt seines Lebenszyklus in roten Blutkörperchen.
Quelle: M. Tamborrini, Schweizer Tropeninstitut, Basel

Süsses Beweismittel

Die Erkenntnisse sind einer neuartigen Methode für den Nachweis der Antikörper zu verdanken. Faustin Kamena, Postdoc in der Seeberger Gruppe, entwickelte einen besonderen Chip, mit dem sich relativ günstig mit geringsten Mengen von Blutserum und Zuckermolekülen feststellen lässt, ob eine Person spezifische Antikörper gegen verschiedene GPI gebildet hat oder nicht. Die Forschenden benötigen dazu möglichst reine Zucker. Dass diese künstlich und in grossen Mengen im Labor hergestellt werden können, ist ebenfalls ein Verdienst der Forschung von Peter Seeberger.

Bei der neuen Methode werden auf einen Glasobjektträger 64 Felder mit stecknadelkopfgrossen Punkten bedruckt. Jedes Feld besteht aus mehreren „Häufchen“ von unterschiedlichen Zuckern Gibt man nun Blutserum auf ein solches Feld, binden anwesende Antikörper spezifisch an gewisse Zuckermoleküle. Mit Färbungsmethoden lässt sich sichtbar machen, an welchen GPI die Antikörper andockten.

Impfung für Kinder

Dank den Chip-Informationen können die Wissenschaftler gezielt Zuckermoleküle identifizieren, auf welche das Immunsystem eine Antwort hat. Dies erleichtert zukünftig die Entwicklung eines Malaria-Impfstoffs auf Basis der GPI, der insbesondere Kinder in Malariagebieten zu Gute kommt. Die Millionen von Malariaopfern sind hautsächlich Kleinkinder unter fünf Jahren, weil nur Erwachsene Antikörper gegen die Zucker des Malariaerregers Plasmodium falciparum bilden. Das Immunsystem von Kleinkindern ist noch nicht in der Lage, zwischen "guten" körpereigenen Zuckermolekülen und fremden "schlechten" zu unterscheiden. Zum Schutz der Kinder ist deshalb eine gezielte Impfung nötig. "Dieser Nachweis ist für uns ein weiterer wichtiger Schritt hin zu einer Malariaimpfung, weil wir nun wissen, welche Antikörper bereits Erwachsene schützen", sagt Peter Seeberger.

Quelle:

Synthetic GPI array to study antitoxic malaria response
F. Kamena, et. al., Nature Chemical Biology 2008. DOI: 10.1038/nchembio.75

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Malaria-Impfung
(URL: http://www.organische-chemie.ch/chemie/2008mae/plasmodien.shtm)

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