Zucker fürs Fein-Tuning
Auf Antikörpern kann die Stärke der von ihnen ausgelösten Immunreaktion
geregelt werden
Nicht nur bei der Behandlung von Tumoren und Infektionen sind Antikörper
längst unverzichtbar. Manchmal aber kann die so ausgelöste Immunreaktion
über das Ziel hinausschießen und zum Beispiel mit Covid-19 infizierte
Menschen zusätzlich schädigen. Vermeiden lassen sich solche Probleme oft
mit einem Fein-Tuning am Antikörper, berichten jetzt Prof. Dr. Falk
Nimmerjahn von der Friedrich-Alexander-Universitä
und zwei seiner Kollegen in den Niederlanden und in Großbritannien in der
Fachzeitschrift Nature Immunology.*
In seinen Labors untersucht der FAU-Forscher das Immunglobulin G oder kurz
IgG, das im Körper von Menschen und Tieren für einen langfristigen Schutz
vor Infektionen sorgt. Diese in der modernen Medizin häufig eingesetzten
Biomoleküle bestehen aus zwei langen und zwei kürzeren Proteinketten, die
sich paarweise so aneinanderheften, dass eine Y-förmige Struktur entsteht.
Lange Jahre haben Forschung und Medizin sich aus guten Gründen auf die
beiden oberen Äste dieses Y konzentriert: Ihre beiden Enden bilden eine
Art Tasche, in die kleinere Strukturen auf der Oberfläche von Bakterien
und anderen Erregern ähnlich perfekt passen, wie ein Schlüssel in ein
Schloss.
Schlüssel-Schloss-Prinzip bei der Immunabwehr
Genau wie ein Schlüsseldienst mit wenigen Veränderungen sehr viele
unterschiedliche Schlösser und die jeweils dazu passenden Schlüssel
herstellen kann, produziert auch das Immunsystem sehr viele
unterschiedliche Strukturen an den Enden von Immunglobulinen, die so zu
vielen verschiedenen Erregern passen. Nach einer Infektion mit einem
bestimmten Bakterium oder Virus patrouillieren die im Rahmen der
Abwehrreaktionen entstandenen IgG für diese Erreger sehr lange im Körper
und können bei einer erneuten Infektion sehr schnell reagieren.
Wenn der Schlüssel ins Schloss passt, hängt das Immunglobulin am Erreger
und markiert ihn so für andere Abwehrspezialisten des Immunsystems. Der
Antikörper hat also die Funktion einer Markierung, die Tumorzellen oder
Krankheitserreger in einer riesigen Menge von Körperzellen und harmlosen
Mikroorganismen, die im Organismus von Menschen und Tieren wichtige
Funktionen übernehmen, erkennbar macht.
Mit Erbgut-Kleber gegen Bakterien
Hat das geklappt, kommt der Stamm des Y-förmigen IgG ins Spiel, den Falk
Nimmerjahn an seinem Lehrstuhl für Genetik genau unter die Lupe nimmt.
Jetzt übernehmen nämlich Makrophagen, Killerzellen und Granulozyten die
Endphase im Kampf gegen eine Infektion. „Und das kann durchaus ein
Teamwork sein, in dem Granulozyten in die Rolle eines Selbstmord-
Attentäters schlüpfen“, erklärt Falk Nimmerjahn. Angelockt vom Antikörper,
der sein Ziel gefunden hat, sprengen diese Zellen sich selbst in die Luft
und schleudern dabei auch ihr Erbgut aus dem Kern, das relativ klebrig
ist. Genau dort bleiben daher die Bakterien kleben, die das IgG vorher als
schädlich identifiziert hatte.
Diese oft sehr gefährlichen, jetzt aber hilflosen Mikroorganismen sind ein
gefundenes Fressen für die ebenfalls angelockten Makrophagen, die von den
Antikörpern aufgestöberte und markierte Bakterien vertilgen. Dabei nehmen
die Fresszellen oft wenig Rücksicht auf Verluste. Wenn bei diesem Wettlauf
zwischen Leben und Tod die Zeit drängt, nimmt man eben Kollateralschäden
in Kauf – und setzt zum Beispiel Sauerstoff-Radikale und andere
gefährlichen Produkte frei, die sonst unschädlich gemacht werden. Bei den
meisten Patientinnen und Patienten spielt das keine Rolle: In erster Linie
soll der Mensch überleben, dabei entstandene Schäden lassen sich später
sicher noch reparieren.
Geregelt wird eine solche Immunreaktion unter anderem mit kleinen
Veränderungen am Stamm des Immunglobulins, die nach der eigentlichen
Montage des Antikörpers von den Zellen dort noch nachträglich angebracht
werden. Dabei werden unter anderem kleine Zuckermoleküle an den Stamm des
Immunglobulins angefügt. Genau die aber scheinen für das Fein-Tuning der
Immunabwehr wichtig zu sein: „Fehlen die richtigen Komponenten, fällt die
Immunreaktion viel stärker aus“, nennt Falk Nimmerjahn eine wichtige
Stellschraube.
Das aber kann fatal sein, wenn zum Beispiel eine Virusinfektion das Gewebe
ohnehin bereits stark geschädigt hat. Steht der Regler am Stamm des
Immunglobulins dann auf wenig Zucker und damit auf einer starken Reaktion,
kann das eine bereits ohnehin bis an ihre Grenzen strapaziertes Organ, wie
etwa die Lunge im Rahmen einer Virusinfektion, gefährlich stark schädigen.
„Der Organismus stellt diese Regler daher sehr fein ein“, schildert Falk
Nimmerjahn die Situation. Für solche Fälle stellen sie die Modulation
daher auf eine schwache Reaktion mit vielen Zuckerketten. Die genaue
Kenntnis dieses Antikörper-Tunings im Rahmen einer Immunantwort ist die
Grundlage, um Antikörper für die Behandlung von Tumor- und
Autoimmunerkrankungen noch besser und verträglicher zu machen.
* Direkt zu den Ergebnissen:
https://www.nature.com/article
