Die Behandlung des Darmbakteriums C. difficile ist wegen seiner Antibiotikaresistenz häufig sehr schwer. Forscher entwickelten nun ein künstliches Molekül, das der Zuckerstruktur von Bakterien-Oberflächen ähnelt und die Antikörper-Bildung des Immunsystems anregen soll.
Etwa 40 Prozent der stationären Patienten in Krankenhäusern und Pflegeeinrichtungen tragen das Darmbakterium C. difficile in sich. Der Erreger hat bei ihnen ein leichtes Spiel: Da die Darmflora der Patienten häufig durch Antibiotikabehandlungen geschädigt ist, kann er sich ungehindert ausbreiten und Durchfälle bis hin zu Darmentzündungen auslösen. Die Behandlung der Infektion wird zudem immer schwieriger, weil die Bakterien zunehmend Resistenzen gegen Antibiotika entwickeln. Forscher am Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung haben nun ein Molekül konstruiert, das Patienten vor C. difficile schützen könnte. Es ähnelt dem charakteristischen Zuckerpelz auf der Oberfläche der Bakterien und kann daher eine ähnliche Immunantwort hervorrufen wie das Bakterium selbst. So könnte das Molekül als Impfstoff eingesetzt werden – denn wenn das Immunsystem einmal Antikörper gegen einen Erreger gebildet hat, ist es bei einer späteren Infektion vorbereitet und kann die Keime besser bekämpfen.
Die Forscher untersuchten zunächst, welche Teile des Zuckerpelzes tatsächlich notwendig sind, um die Immunantwort auszulösen. Dann bauten sie ein künstliches Molekül mit diesen Eigenschaften, indem sie die wesentlichen Zuckerstrukturen an ein Aminosäuregerüst anbrachten. Gekoppelt mit einem immunaktivierenden Peptid regte es das Abwehrsystem in Mäusen zur Bildung von Antikörpern an, die auch gegen die ähnlich gebauten Oberflächenzucker von C. difficile wirksam waren. Die Mäuse sind also gegen eine spätere Infektion mit dem Bakterium geschützt. Darüber hinaus könnte man mithilfe des Moleküls therapeutische Antikörper produzieren, die erkrankten Patienten zur Unterstützung des Immunsystems verabreicht werden und sie von der Infektion heilen könnten. Süßer Angriffspunkt für therapeutische Antikörper: das Zuckermolekül „PS-I“ von C. difficile ist in seiner dreidimensionalen Form dargestellt (orange: Kohlenstoff; rot: Sauerstoff; weiß: Wasserstoff). © MPI f. Kolloid- und Grenzflächenforschung Viele Bakterien tragen charakteristische Kohlenhydrate auf ihrer Oberfläche und es ist bekannt, dass sich diese Zuckerpelze zur Immunisierung eignen. Für die Herstellung entsprechender Impfstoffe werden die Oberflächenzucker jedoch normalerweise von speziell dafür gezüchteten Keimen abgelöst – ein teures und aufwendiges Verfahren. Mit der Synthese künstlicher Moleküle zur Immunisierung schaffen die Forscher eine kostengünstige Alternative.
„Unsere aktuellen Ergebnisse sind ein sehr gutes Beispiel dafür, wie Grundlagenforschung mithilfe des Studiums der menschlichen Immunantwort gegen Zucker zu neuen Kandidaten für den Kampf gegen gefährliche Krankenhauskeime führen kann“, sagt Peter H. Seeberger, Direktor am Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung und Professor der Freien Universität Berlin. Bereits 2011 synthetisierte seine Arbeitsgruppe ein Molekül zur Immunisierung gegen C. difficile, damals nahmen sie allerdings eine andere Oberflächenstruktur als Vorlage. Originalpublikation: Multivalent display of minimal Clostridium difficile glycan epitopes mimics antigenic properties of larger glycans Felix Bröcker et al.; Nature Communications, doi: 10.1038/ncomms11224; 2016
