Viren als Impfstoffe
Das Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung (HZI) in Braunschweig.Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung (HZI), Braunschweig

Die infektiösen Eigenschaften von diesen Viren machen sich Forscher zunutze, indem sie die krankmachenden Bestandteile ausschalten, die entschärften Viren mit Bruchstücken anderer, gefährlicher Krankheitserreger beladen und dieses Konstrukt mittels in den Körper einbringen. So lernt der Körper die Moleküle der gefährlichen Erreger kennen – die Abwehrzellen bilden ein immunologisches Gedächtnis. An sich harmlose Viren können somit den Immunschutz gegen tödliche Infektionserreger vermitteln. Kommt der Körper nochmals mit dem Erreger in Kontakt, erkennt das Immunsystem die Moleküle schnell wieder und neutralisiert den Erreger, bevor er eine Krankheit auslöst.

Wissenschaftler des Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung (HZI) in Braunschweig haben nun herausgefunden, dass für die Stärke der Immunantwort entscheidend ist, an welcher Stelle die Bruchstücke in den Trägervirus eingebracht werden und welches die optimale Position dafür ist. Diese Erkenntnisse sind entscheidend, um den Einsatz von Viren als Impfstoff weitgehend zu optimieren und Impfstoffe mit geringem Gefahrenpotenzial zu entwickeln.

Die Immunzellen merken sich Bausteine der Viren

Herpes-Viren bilden eine große Familie aus mittlerweile über 200 bekannten Mitgliedern. Neun davon befallen gezielt den Menschen und verbleiben nach der Erstinfektion meist ein Leben lang im Körper. Eines dieser Viren ist das Cytomegalievirus (CMV), das mindestens 40 Prozent aller Erwachsenen in Deutschland in sich tragen. Meist bleibt es inaktiv, kann aber zum Beispiel durch eine Immunschwäche aktiviert werden und Schäden an verschiedenen Organen verursachen. Das Virus löst eine sehr starke Reaktion des Immunsystems aus, bei der eine große Anzahl bestimmter Immunzellen – sogenannte T-Zellen – gegen das Virus gebildet wird.

Dabei merken sich die Immunzellen bestimmte Bausteine der Viren, die sie bei einer erneuten Infektion erkennen und somit gleich die passende Abwehrreaktion einleiten können. Diese Eigenschaften können Forscher nutzen, um CMV für Impfungen einzusetzen: In das Erbmaterial künstlich abgeschwächter Cytomegalieviren bauen sie Genfragmente anderer Viren ein und schleusen sie in den Körper. Dort veranlasst CMV, dass das eingebaute Genfragment in Proteine übersetzt wird, die der Körper als fremd erkennt und T-Zellen gegen sie bildet. Dabei dienen immer nur kurze Abschnitte als Erkennungssequenz, und nicht alle führen zu einer starken Bildung von Abwehrzellen.

Die Stärke der Immunantwort hängt vom Einbau der CMV ab

„Was dazu führt, dass manche Sequenzen eines Proteins eine starke Immunantwort auslösen, andere aber nicht, war bislang nicht genau bekannt“, sagt Prof. Luka Cicin-Sain, der am HZI die Arbeitsgruppe „Immunalterung und chronische Infektionen“ leitet. Um das Rätsel zu lösen, hat das Team um Cicin-Sain eine Erkennungssequenz des Herpes simplex-Virus, das unter anderem den Lippenherpes auslöst, an verschiedenen Stellen eines Cytomegalievirus eingebaut und damit Mäuse infiziert.

Anschließend haben die Wissenschaftler anhand der gebildeten Immunzellen die Stärke der Immunantwort bestimmt. „Wir konnten feststellen, dass die Reaktion des Immunsystems auf eine Erkennungssequenz davon abhängt, wo genau im CMV diese Sequenz eingebaut ist“, sagt Cicin-Sain. In weiteren Untersuchungen konnten die Wissenschaftler auch einen Grund dafür aufdecken: War die Sequenz an einer bestimmten Position im CMV eingebaut, wurde das von ihr abgeleitete Protein in besonders vielen Zellen des Körpers weiterverarbeitet und für die Bildung spezifischer Abwehrzellen genutzt.