Zell- und Molekularbiologische Grundlagen der Entzündung
Transdermale und intranasale Immunisierungsstrategien mit orientierten T Zell-Epitop-Kohlenhydratkonjugaten: Interaktionen mit Makrophagen und
dendritischen Zellen
Polymere Kohlenhydrate (z.B. Kapselpolysaccharide, CPS) sind in vielen Erregern wichtige Virulenzfaktoren, die pathogene Bakterien von Complement-Lyse und
Phagozytose schützen. Eine humorale Immunantwort gegen CPS bewirkt in der Regel eine schützende Immunität. Allerdings sind isolierte CPS
aufgrund ihrer T Tell-Unabhängigkeit vor allem in Kleinkindern sehr schlechte Immunogene, so daß zur Induktion einer schützenden Immunität
die notwendigen T Zell-Epitope durch Komjugation an geeignete Proteinträger bereitgestellt werden müssen. Gegenwärtige Anstrengungen zur
Entwicklung moderner Vakzine richten sich neben der Identifizierung neuer protektiver Antigene vor allem auf die Untersuchung verschiedener Applikationsrouten
(mukosal, transdermal, systemisch) und intelligenter "vaccine delivery " Systeme. Die CD1-vermittelte Präsentation nicht-peptidischer Antigen wird
gegenwärtig intensiv untersucht. Bereits in früheren Arbeiten konnten wir CPS Gram-negativer Bakterien als Lipoglycane identifizieren. In den Vorarbeiten
wurden T Zell-Epitope aus Ovalbumin, Hsp60 und Tetanus Toxin als synthetische Peptide direkt in spezifischer Orientierung an isolierte CPS aus Neisserie
meningitidis Gruppe A, B und C konjugiert. Im BALB/c Maus-Modell konnten wir zeigen, daß diese Konjugate nach i.p. Immunisierung zu einer systemischen,
hochtitrig-bakteriziden Immunantwort führen. Die Immunantwort war stimulierbar und hielt über die natürliche Lebenszeit der Versuchstiere an. Im
abgelaufenen Forschungsvorhhaben sollten deshalb Möglichkeiten einer nicht-invasiven transdermalen und intranasalen Immunisierungsstrategie für
Kohlenhydratkonjugate zur Induktione einer spezifischen Immunantwort untersucht werden. Dabei sollten sowohl die mukosale und systemische humorale Immunantwort
als auch die Interaktionen der Glycokonjugate mit dendritischen Zellen und Makrophagen charakterisiert werden. Letzliches Ziel dieser Studie war (und ist) die
Entwicklung einer neuartigen nicht-invasiven Immunisierungsstrategie zur Induktion einer protektiven Immunantwort gegen bakterielle Erreger.
Mit der neuartigen Vakzinierungsstrategie der transdermalen Immunisierung konnten für Proteinantigene starke Immunantworten induziert werden. Die nicht-invasive
Applikation der Vakzine über die Haut hat zahlreiche Vorteile. Sie ist schmerzfrei, Infektionen, welche durch den Einstich der Kanüle hervorgerufen werden
können, werden vermieden. Zudem ist keine sterile Ausrüstung oder die geschultes Personal notwendig, da die Vakzine mit Hilfe eines Pflasters o. ä.
verabreicht werden kann. Die Immunisierung auf diesem Applikationsweg ist allerdings offenbar an die gleichzeitige Gabe eines Adjuvanz wie z. B. Cholera Toxin (CT)
oder E. coli-heat-labile Enterotoxin (LT) gebunden. Diese Toxine gehören zu einer Klasse von hochwirksamen mucosalen Adjuvanzien, den
ADP-ribosylierenden Bakterientoxinen. In diesem Projekt wird untersucht, ob sich mit dem Verfahren der transdermalen Immunisierung auch Kohlenhydrate und
besonders bakterielle Polysaccharide als Immunogene einsetzen lassen. Ziel ist die Entwicklung von Möglichkeiten, Kohlenhydrat-basierende Vakzine über
den transdermalen Weg applizieren zu können. Als Modell wird in diesem Projekt an einer Kohlenhydrat-Vakzine gearbeitet, die gegen die besonders
problematischen Erreger Neisseria meningitidis B und E.coli K1 gerichtet sein soll. Diese humanpathogenen Bakterien sind die Erreger einer Meningitis,
die besonders bei Säuglingen zu schweren körperlichen Schäden und leider auch häufig zum Tod führen kann. Aufgrund der strukturellen
Ähnlichkeit der Kapselpolysaccharide mit körpereigenen Oberflächenkohlenhydraten konnten bisher keine immunogenen Vakzine entwickelt werden.
Mit der transdermalen Immunisierung wird versucht, eine Immunantwort über diese neue Applikationsroute zu induzieren.
Bisher wurden zwei transdermale Immunisierungsstudien in der Maus mit isolierten Kapselpolysacchariden durchgeführt, die an unterschiedliche T Zell-Epitope konjugiert worden
waren. Die erhaltenen Seren wurden mit Hilfe eines ELISA auf die Anwesenheit spezifischer Antikörper getestet. Bisher konnten leider keine Antikörper
gegen das Kapselpolysaccharid nachgewiesen werden, wohl aber gegen das als Adjuvanz zugesetzte Cholera Toxin und gegen die Peptidkomponente des Konjugates, was
dafür spricht, daß auch eine Kohlenhydratvakzine über die Haut appliziert werden kann. In anschließenden Untersuchungen stellte sich heraus,
dass wahrscheinlich die Menge des applizierten und aufgenommenen Kohlenhydrats nicht ausreichend war. Weitere Immunisierungs-studien mit optimierten
Kohlenhydratkonjugaten, die auch in erhöhter Quantität eingesetzt werden sollen, sind in Vorbereitung. Antigene, die durch Transdermale Immunisierung
appliziert werden, werden von den antigenpräsentierenden Zellen der Haut, den Dendritischen Zellen oder Langerhans Zellen, aufgenommen, verarbeitet und T Zellen präsentiert. Dies ist stark abhängig von der Gegenwart eines der ADP-ribosylierenden Toxine. Der Mechanismus, der dieser erstaunlichen
Adjuvanzwirkung zu Grunde liegt, ist noch nicht geklärt. Um Hinweise zu erhalten, welche molekularen Mechanismen zu dieser Adjuvanzaktivität beitragen,
wurden murine, dermale dendritische Zellen mit einem Antigen und Cholera Toxin über verschiedene Zeiträume inkubiert. Die mRNA wurde isoliert, in
cDNA umgeschrieben und anschließend in Biotin-markierte RNA zurückgeschrieben. Diese RNA wurde auf DNA Microarrays der Firma Affymetrix
hybridisiert. Die Auswertung und weitere detaillierte Charakterisierung (GeneData 'Expressionist', real-time RT-PCR, Immunfluoreszenz) der getroffenen Gene ist
gegenwärtig noch nicht abgeschlossen.
Drittmittelgeber:
Beteiligter Wissenschaftler:
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