Mäuse mit geliehenem Immunschutz

Die Lyme-Borreliose erhielt ihren Namen von der Ortschaft Lyme im US-Bundesstaat Connecticut, wo man der Erkrankung auf die Spur kam. Der erste Borreliose-Impfstoff wurde entsprechend LYMerix genannt.

Wissenschaftler des Max-Planck-Instituts für Immunbiologie in Freiburg machten sich Mitte der achtziger Jahre daran, in Zusammenarbeit mit Kollegen von der Universität Heidelberg sowie dem Deutschen Krebsforschungszentrum, den genauen Mechanismus der Krankheit und die Rolle des Immunsystems bei dieser Infektion aufzuklären. Dafür mussten sie zunächst ein geeignetes Tiermodell entwickeln. Mäuse bieten sich an zum einen, weil die Wissenschaftler deren Immunsystem recht genau kennen, zum anderen, weil diese kleinen Nager auch natürlicherweise Wirtstiere der Borrelien sind. Allerdings erkranken Mäuse gewöhnlich nicht an Borreliose. Ihre Immunabwehr scheint zuverlässiger als die des Menschen mit diesem Erreger fertig zu werden.

Spezielle Labormäuse (SCID-Mäuse), denen die weißen Blutkörperchen fehlen, eigneten sich jedoch als Experimentalmodell; denn im Unterschied zu Wildmäusen entwickeln sie nach einer Infektion mit Borrelien eine Krankheit, die in ihren Symptomen der Borreliose beim Menschen ähnelt. Die Wissenschaftler konnten nun einzelne Komponenten des Immunsystems von „normalen“, mit Borrelien infizierten Mäusen auf diese Mäuse übertragen und prüfen, ob die Tiere durch die „geliehenen“ Immunkomponenten vor einer Erkrankung geschützt waren. Damit wurden sie zum Testfall für eine ganze Palette von Antikörpern gegen die verschiedensten „Bauteile” des Erregers. Zwei Sorten monoklonaler Antikörper boten nach Übertragung auf die SCID-Mäuse einen ausreichenden Immunschutz. Dabei handelte es sich um Antikörper, die jeweils gegen ein bestimmtes Protein auf der Oberfläche des Erregers gerichtet waren.

Eines dieser Proteine war das “outer surface protein A” (OspA). Es erwies sich als vielversprechender Kandidat für einen Impfstoff zur aktiven Immunisierung beim Menschen. Im Gegensatz zur passiven Immunisierung, bei der man Antikörper von einem anderen Organismus überträgt, „lernt” das Immunsystem hierbei selbst auf das Antigen, also das Erreger-Protein, zu reagieren. In den Labors in Freiburg und Heidelberg wurden daraufhin die entsprechenden Gene kloniert, quasi vervielfacht, und in Escherichia coli eingeschleust. Dieses Darmbakterium dient in den biomedizinischen Labors als „Proteinlieferant”: Anhand der von den Wissenschaftlern eingebauten genetischen Information produzieren die Bakterien die gewünschten Proteinkomponenten in ausreichender Menge, so dass diese getrennt und aufgereinigt werden können.

Ende der neunziger Jahre wurde OspA endlich als Basisstoff eines Impfmedikaments, das einen vorbeugenden Impfschutz gegen die Borreliose vermittelt, unter der Bezeichnung “LYMErix” in den USA auf den Markt gebracht. Um den Impfstoff in Europa einsetzen zu können, muss er durch weitere Zusätze verändert werden; denn das Antigen OspA, die “Achillesferse” der Borrelien, tritt hier in unterschiedlichen Bauformen auf. Das haben molekulargenetische Untersuchungen an einer Vielzahl von Erreger-Isolaten diesseits und jenseits des Atlantiks ergeben (ein Isolat ist eine Art Reinkultur der Erreger eines einzigen Patienten). Während in USA im wesentlichen nur ein einziger Subtyp vorkommt, existieren in Europa mindestens vier getrennte Arten, von denen drei beim Menschen krankheitsauslösend sind. Die Entwicklung eines Impfmedikaments für Europa wird deshalb noch einige Zeit in Anspruch nehmen.