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06.01.2017

Entwicklung eines Impfstoffes gegen Tuberkulose weiter erschwert

Tuberkulose-Bakterien lassen sich unterteilen in Generalisten mit weltweiter Verbreitung und in Spezialisten, die eine lokal begrenzte ökologische Nische gefunden haben. Das berichten deutsche Forscher vom Forschungszentrum Borstel.

Abb.: Globale Verteilung der Tuberkulose-Stämme Linie 4 (Deutsches Zentrum für Infektionsforschung)

Abb.: Globale Verteilung der Tuberkulose-Stämme Linie 4 (Deutsches Zentrum für Infektionsforschung)

Tuberkulose (TB) gehört zu den gefährlichsten Infektionen weltweit. Die Behandlung der TB ist teuer und zeitaufwändig, eine wirksame Impfung gibt es bisher nicht. Es existieren verschiedene TB-Bakterien-Stämme mit unterschiedlicher regionaler Ausbreitung. Nur die so genannte Linie 4 ist weltweit auf allen Kontinenten vorhanden (siehe Abb.). Sie ist für die Mehrzahl der 10 Millionen Neuansteckungen und 2 Millionen Toten jährlich verantwortlich.

Das Erbgut von Tuberkulose-Erregern von mehreren tausend Tuberkulose-Patienten aus über hundert Ländern hat jetzt ein internationales Forscherteam von 75 Wissenschaftlern an 56 Institutionen unter Leitung von Sébastien Gagneux am Schweizerischen Tropen- und Public Health-Institut (Swiss TPH) und DZIF-Wissenschaftler Stefan Niemann vom Forschungszentrum Borstel isoliert und genetisch untersucht. Die Analyse zeigt: Stämme der Linie 4 lassen sich genetisch nochmals in mehrere Unterlinien einteilen. Einige dieser Unterlinien sind weltweit vorhanden, andere kommen nur regional vor. Damit lassen sich Tuberkulose-Bakterien unterteilen in Generalisten mit weltweiter Verbreitung und in Spezialisten, die eine lokal begrenzte ökologische Nische gefunden haben (siehe Nature Genetics 2016, Band 48/12, Seite: 1535-1543).

Ökologen haben bisher insbesondere bei Pflanzen zwischen Generalisten und Spezialisten unterschieden. Für pathogene Keime, die ausschließlich von Mensch-zu-Mensch übertragen werden, ist diese Unterteilung neu.

TB-Keime befallen vor allem die Lunge, so dass ihre weitere Verbreitung durch Husten begünstigt wird. Dank dieser Strategie können sich TB-Keime effizient von Mensch-zu-Mensch übertragen. Da ihre AntigeneAntigene
Antigene sind bestimmte Oberflächenstrukturmerkmale (chemische Moleküle), die für jeden Erreger und jede Substanz charakteristisch sind, vom körpereigenen Abwehrsystem (Immunsystem) als fremd („not self") erkannt werden und eine Abwehrreaktion (Immunreaktion) auslösen.
kaum variieren, werden sie vom menschlichen ImmunsystemImmunsystem
Das körpereigene Abwehrsystem besteht aus drei Funktionskreisen:
(1) Knochenmark als Bildungsort für Immunzellen.
(2) Verschiedene zentrale Immunorgane wie Thymus (Prägung von T-Lymphozyten) und darmnahe Lymphorgane (für die Prägung von B-Lymphozyten).
(3) Sekundäre Lymphorgane wie Milz, Lymphknoten und Mandeln (Tonsillen).
Man unterscheidet die so genannte humorale Abwehr (über die Körperflüssigkeiten mit darin enthaltenen Antikörpern und Faktoren aus dem so genannten Komplementsystem) und die zellvermittelte Abwehr (mit B- und T-Zellen, Makrophagen, Antigen-präsentierenden Zellen, Granulozyten u.a.).
effizient erkannt. In der Folge kommt es zu einer heftigen Immunreaktion. In ihrer neuesten Arbeit, zeigen die Wissenschaftler, dass „Generalisten“-Stämme eine zusätzliche Strategie verfolgen: Sie weisen nämlich im Vergleich zu den Spezialisten eine leicht erhöhte Diversität ihrer Antigene auf. „Generalisten sind damit in der Lage, sehr viel spezifischer auf das Immunsystem in unterschiedlichen Bevölkerungsgruppen zu reagieren“, erklärt Niemann, der im DZIF den Forschungsbereich „Tuberkulose“ koordiniert. Sie haben ihre molekulare Strategie angepasst und können sich damit sehr viel globaler durchsetzen und ausbreiten.

Diese neue Erkenntnis hat Konsequenzen für die Entwicklung eines universell anwendbaren Tuberkulose-Impfstoffs. Denn je ausgeklügelter TB-Bakterien ihre Antigene anpassen können, desto schwieriger ist die Entwicklung einer Impfung, die in allen Bevölkerungsgruppen gleichartig wirksam ist. Eine längst benötigte Tuberkulose-Impfung könnte sich damit weiter verzögern.

Quelle: Deutsches Zentrum für Infektionsforschung