Wissenschaftler kommen der Bekämpfung der tödlichsten Krankheit der Welt mit dem ersten Impfstoff seit über 100 Jahren einen Schritt näher.
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Wissenschaftler stehen möglicherweise kurz vor der Entwicklung eines neuen Impfstoffs zur Bekämpfung von Tuberkulose (TB), einer der tödlichsten Krankheiten der Welt.
Tuberkulose fordert jährlich über eine Million Menschenleben und ist besonders in Entwicklungsländern tödlich, wo der Zugang zu modernen Antibiotika eingeschränkt ist. Die Resistenz der Krankheit gegenüber bestimmten Behandlungen hat dazu geführt, dass Atemwegsinfektionen weltweit die häufigste Todesursache durch Infektionen darstellen.
Vor mehr als einem Jahrhundert entwickelten Forscher den Bacillus Calmette-Guérin (BCG)-Impfstoff, der die Zahl der Tuberkulosefälle in den USA von jährlich über 80.000 auf nur noch wenige Hundert in den folgenden Jahrzehnten drastisch reduzierte.
Während der Impfstoff bei Kindern wirksam ist, bietet er Erwachsenen einen geringeren Schutz, insbesondere in Regionen mit hoher Tuberkuloseprävalenz.
Wissenschaftler am Massachusetts Institute of Technology (MIT) arbeiten nun an einem Impfstoff der nächsten Generation, der auf Proteinen basiert, die von Mycobacterium tuberculosis, dem Bakterium, das Tuberkulose verursacht, produziert werden.
Das Team infizierte menschliche Phagozyten, weiße Blutkörperchen, die die Immunität stärken, indem sie Krankheitserreger aufnehmen und zerstören, mit Mycobacterium tuberculosis.
Anschließend extrahierten sie MHC-II-Proteine von der Oberfläche dieser Zellen und identifizierten spezifische Peptide, kurze Aminosäureketten, die an diese Proteine binden.
Forscher entdeckten, dass 24 Peptide eine Reaktion von T-Zellen, den pathogenbekämpfenden Zellen des Immunsystems, auslösten, was darauf hindeutet, dass diese Peptide den T-Zellen helfen könnten, TB-Bakterien effektiver zu erkennen und zu zerstören.
Forscher am MIT arbeiten an einem potenziellen Impfstoff gegen Tuberkulose, die tödlichste Krankheit der Welt (Archivbild).
Obwohl keines der Peptide in jedem Fall eine T-Zell-Reaktion auslöste, glaubt das Team, dass ein Impfstoff, der eine Kombination von ihnen verwendet, wahrscheinlich für die meisten Menschen funktionieren würde.
Bryan Bryson, außerordentlicher Professor für Bioingenieurwesen am MIT und Mitglied des Ragon Institute of Mass General Brigham in Boston, sagte: „Es gibt weltweit immer noch eine enorme Tuberkulosebelastung, bei der wir gerne einen Beitrag leisten möchten.“
„Bei diesem ersten Tuberkuloseimpfstoff haben wir versucht, uns auf Antigene zu konzentrieren, die wir häufig in unserem Screening beobachtet haben und die außerdem eine Reaktion in T-Zellen von Menschen mit einer früheren Tuberkuloseinfektion auszulösen scheinen.“
Heute infizieren sich in den USA jährlich einige Tausend Menschen mit Tuberkulose, und etwa 500 sterben daran – deutlich weniger als an Krebs, Herzkrankheiten und Demenz. In Entwicklungsländern ist die Bedrohung jedoch viel größer, und weltweit sterben jährlich 1,2 Millionen Menschen an Tuberkulose.
Die Tuberkulosefälle in den USA gingen von 1993 bis 2020 stetig zurück, als die Gesamtzahl der Fälle mit 7.170 einen historischen Tiefstand erreichte. Doch im Jahr 2021 schnellte diese Zahl auf 7.866 hoch.
Die Prävalenz ist seitdem jedes Jahr gestiegen.
Die neuesten Daten der CDC zeigen, dass in den USA im Jahr 2024 vorläufig 10.347 Tuberkulosefälle registriert wurden, ein Anstieg um acht Prozent gegenüber dem Vorjahr und die höchste Zahl seit 2011, als es 10.471 Fälle gab.
Inzwischen steigen die Fallzahlen in 80 Prozent der US-Bundesstaaten. Experten führen dies auf übersehene Fälle und ein durch die Covid-Pandemie geschürtes Misstrauen gegenüber Ärzten zurück.
Die Demografie der Tuberkulose hat sich ebenfalls verändert, beginnend im Jahr 2001. Das war das erste Jahr, in dem die CDC mehr nicht in den USA geborene Patienten als in den USA geborene meldete, was bedeutet, dass Einwanderer und Reisende die treibende Kraft hinter den Infektionen waren.
Weltweit wird Tuberkulose in erster Linie mit dem 1921 entwickelten BCG-Impfstoff verhindert. Seitdem wurden keine weiteren Impfstoffe zugelassen, vor allem weil Mycobacterium tuberculosis mehr als 4.000 Proteine produziert, was es schwierig macht, diejenigen zu identifizieren, die eine starke Immunantwort auslösen.
Bryan Bryson, außerordentlicher Professor für Bioingenieurwesen am MIT, sagte: „Anstatt alle 4.000 TB-Proteine zu untersuchen, wollten wir herausfinden, welche dieser Proteine letztendlich über MHC-Proteine dem Rest des Immunsystems präsentiert werden.“
„Wenn wir diese Frage beantworten könnten, dann könnten wir entsprechende Impfstoffe entwickeln.“
Da das TB-Risiko in den USA gering ist, wird BCG nicht routinemäßig verabreicht, außer bei Kindern, die regelmäßig Kontakt zu Menschen mit aktiver TB haben, oder bei medizinischem Personal in Risikogebieten.
Wo es verabreicht wird, bietet es Kindern einen stärkeren Schutz als Erwachsenen.
In einer diese Woche in Science Translational Medicine veröffentlichten Studie infizierten die Forscher menschliche Phagozyten mit Mycobacterium tuberculosis und extrahierten drei Tage später MHC-Peptid-Komplexe von den Zelloberflächen.
Diese Komplexe präsentieren Fragmente von TB-Proteinen den T-Zellen und helfen Forschern so, vielversprechende Impfstoffziele zu identifizieren.
Sie stellten fest, dass 27 TB-Peptide aus 13 Proteinen am häufigsten präsentiert wurden, und bei der Exposition gegenüber T-Zellen, die aus Blutproben von Personen gewonnen wurden, die zuvor mit TB infiziert waren, lösten 24 Peptide bei mindestens einigen Spendern eine Reaktion aus.
Allerdings wirkte keines der Peptide bei jedem Spender.
Bryson sagte: „Im Idealfall würde man bei der Entwicklung eines Impfstoffs ein Protein auswählen, das bei jedem Spender vorkommt.“
„Es sollte für alle funktionieren. Allerdings haben wir mit unseren Messungen noch kein TB-Protein gefunden, das alle bisher analysierten Spender abdeckt.“
Das Team verfügt derzeit über eine Mischung aus acht Proteinen, von denen es glaubt, dass sie die meisten Menschen vor Tuberkulose schützen könnten, und testet die Kombination weiterhin mit Blutproben von Spendern aus aller Welt.
Sie planen außerdem zusätzliche Tierstudien, da klinische Studien am Menschen voraussichtlich erst in einigen Jahren beginnen werden.
Tuberkulose verbreitet sich durch Tröpfcheninfektion, die beim Husten, Niesen oder Sprechen einer an aktiver Tuberkulose erkrankten Person freigesetzt werden. Zu den frühen Symptomen gehören anhaltender Husten, manchmal mit Bluthusten, Brustschmerzen, unerklärlicher Gewichtsverlust, Fieber, Nachtschweiß und Appetitlosigkeit.
In späteren Stadien können bei den Patienten schwere Atembeschwerden und ausgedehnte Lungenschäden auftreten, und die Infektion kann sich auf andere Organe, einschließlich Gehirn und Rückenmark, ausbreiten.
Tuberkulose im Gehirn, auch bekannt als tuberkulöse Meningitis, kann lebenswichtiges Gewebe schädigen, den Hirndruck erhöhen und Nervenzellen abtöten, was zu Lähmungen oder Schlaganfällen führen kann. Todesfälle werden meist durch Atemversagen infolge bakterieller Lungenschädigung verursacht.
Daily Mail
