Antikörper-Virus-Interaktion: neuer Aspekt entdeckt

Grippeviren von zwei Seiten angreifen

UZH-Forschende haben einen neuen Bindungsmechanismus entdeckt, mit dem bestimmte Antikörper an Grippeviren binden. Diese bisher unbekannte Bindungsart eröffnet neue Möglichkeiten, um bessere Impfstoffe und wirksamere Medikamente gegen Grippe zu entwickeln.

IgA1-Antikörper binden an das Influenza-A-Virus-Antigen Hämagglutinin. (Bild: TSRI/UZH)

Fieber, Schüttelfrost, Kopf- und Gelenkschmerzen – Jahr für Jahr leiden weltweit Millionen von Menschen an der Grippe. Während sich die meisten Betroffenen nach einigen Tagen erholen, fallen ihr nach Schätzungen der WHO jährlich 250 000 bis 500 000 Menschen zum Opfer. Wirksame Behandlungen gibt es wenige, die Medizin konzentriert sich daher auf die Grippeimpfung. Da sich Influenzaviren jedoch ständig verändern, ändern sich auch die Virenstämme, die weltweit kursieren. Impfstoffe müssen daher – basierend auf Prognosen – jedes Jahr neu hergestellt werden.

Bestimmte Antikörper schützen doppelt
Forschende der Universität Zürich haben nun zusammen mit amerikanischen Wissenschaftlern einen neuen Aspekt entdeckt, wie Antikörper in der Lunge mit Grippeviren interagieren. "Das war ein völlig unerwarteter Befund", sagt Lars Hangartner, ehemaliger Professor am Institut für Medizinische Virologie der UZH. "Antikörper vom Typ IgA, die häufig auf der Oberfläche von Schleimhäuten vorkommen, können uns auf zwei verschiedene Arten vor Infektionen schützen", ergänzt der Leiter der Forschungsstudie, der mittlerweile am The Scripps Research Institute in den USA arbeitet.

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IgA1-Antikörper bekämpfen Grippeviren am besten
Grippeimpfstoffe wirken, indem sie dem Immunsystem Virusbestandteile – sogenannte Antigene – präsentieren. Diese dienen als eine Art Fahndungsfoto dank denen das Immunsystem lernt, Influenzaviren zu erkennen und Antikörper dagegen zu produzieren, sobald es ihnen erneut begegnet. Die heutigen Grippeimpfstoffe stimulieren allerdings die Bildung von anderen Antikörpertypen: Immunglobuline G (IgG). Um zu testen, welche Arten von Antikörpern die Grippeviren am besten bekämpfen, untersuchten die Wissenschaftler die Wirkung verschiedener Typen in Zellkulturen. Am effektivsten waren Antikörper des Subtyps IgA1, die am einen Ende des Moleküls über einen speziellen Zipfel mit Sialinsäuren verfügen.

Doppelter Angriff auf Grippeviren
Dieser Zipfel blockiert jenen Teil des Grippevirus, der es ihm erlaubt, sich an die Zellen zu binden und sie zu infizieren. Dies deutet darauf hin, dass IgA1-Antikörper über zwei Arten der Immunaktivität verfügen. Erstens die erworbene Immunität, dank der die Antikörper mit ihren klassischen Bindungsstellen die Krankheitserreger spezifisch erkennen. Und zweitens die angeborene Immunität über die Sialinsäuren am anderen Molekülende, mit denen die Viren eher unspezifisch und breit angegriffen werden. IgA-Antikörper heften sich somit gleichzeitig an zwei Stellen des Grippevirus. Lars Hangartner konnte zudem zeigen, dass Vogelgrippeviren wesentlich empfindlicher gegen diesen breiten Angriff sind: "Es ist durchaus möglich, dass dieser Zipfel mitverantwortlich ist, dass wir nicht so einfach mit Vogelgrippeviren infiziert werden."

Beide Vorteile in einem Molekül vereinigen
Laut Hangartner dürften diese Erkenntnisse helfen, die Wirkung von Grippeimpfstoffen und -medikamenten zu verbessern. Da Antikörper des Typs IgA allerdings schwierig zu handhaben sind, müssten Antikörper entwickelt werden, die sich einfacher produzieren und an Mäusen testen lassen. Seine Idee ist, den Zipfel der IgA1 auf einen Antikörper des Typs IgG aufzupfropfen, mit dem sich viel einfacher arbeiten lässt. "Damit würden wir die Vorteile der beiden Antikörperarten kombinieren. Ein solches Molekül wäre wirksamer und widerstandsfähiger und dürfte für die Grippebekämpfung sehr nützlich sein", ergänzt der Immunologe. Dank der starken Bindung der Antikörper an die Viren würden bereits geringe Mengen reichen, um einen effektiven Schutz zu verleihen.

Literatur:
Michael A. Maurer, Larissa Meyer, Matteo Bianchi, Hannah L. Turner, Ngoc P.L. Le, Marco Steck, Arkadiusz Wyrzucki, Vanessa Orlowski, Andrew B. Ward, Max Crispin, and Lars Hangartner. Glycosylation of human IgA directly inhibits influenza A and other sialic-acid binding viruses. Cell Reports. April 3, 2018. doi: 10.1016/j.celrep.2018.03.027

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