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Zucker fürs Immunsystem

Neue Impfstoffe durch Zuckerketten vom Fließband

Von Maren Schibilsky

Ein Zuckerwürfel verschwindet im Mund
Ein Zuckerwürfel verschwindet im Mund (Stock.XCHNG / Mark Webb)

Zucker süßt nicht nur Tee oder Kaffee. Zucker ist auch eine Grundlage für neue Impfstoffe. Denn auf den Hüllen von Krankheitserregern sitzen Zuckermoleküle in Form von Kohlenhydraten. Das Immunsystem erkennt sie als fremde Stoffe und bildet daraufhin Antikörper, um die Infektion zu bekämpfen. Ein Berliner Forscherteam will diesen Mechanismus jetzt nutzen und Impfstoffe auf der Basis von synthetischen Zuckermolekülen entwickeln.

Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung in Berlin-Dahlem. Der Chemiker Steffen Eller überwacht im Labor eine besondere Zuckerproduktion.
In einem Glasgehäuse ist ein Ensemble aus Flaschen, Schläuchen, Pumpen und grauen Apparaturen angeordnet. Der neue Prototyp eines sogenannten Zuckersynthesizers.
Er baut Zuckerketten für einen neuartigen Malaria-Impfstoff.

"Wir stellen hier Zuckermoleküle her, die später als Impfstoffmoleküle zur Bildung von Antikörpern verwendet werden können."

Steffen Eller hat den neuen Prototyp mit aufgebaut. Wofür Chemiker bisher Monate oder Jahre brauchten, soll jetzt vollautomatisch über Nacht geschehen: der Nachbau komplizierter Zuckerketten, die in Massen wie ein Pelz auf Krankheitserregern sitzen. 2011 soll der Zuckersynthesizer auf den Markt kommen.

Erfunden hat ihn der Max-Planck-Forscher Peter Seeberger, Direktor der Abteilung Biomolekulare Systeme.

"Zucker und besonders sehr komplexe Zuckerketten umhüllen die Oberfläche der Zellen bei Menschen, aber auch bei Bakterien oder Parasiten. Diese Zucker sind wesentlich länger als bei Zucker, den wir sonst so kennen. Die Sachen, die wir in unseren Tee geben oder unseren Kaffee, die bestehen meist aus zwei Bausteinen. Die Zucker, von denen wir hier bei Impfstoffen sprechen, sind Ketten, die sind 5 bis 15 Zucker lang."

Der Zuckersynthesizer ist eine Maschine, die einen Zuckerbaustein an den anderen hängt. Da Zucker oft mehrere chemische Andockstellen haben, müssen die, die nicht gebraucht werden, mithilfe einer Lösung abgewaschen werden. Anhängen und Abwaschen sei das Grundprinzip, um Zuckerketten für neue Impfstoffe zu stricken, erklärt Peter Seeberger.

"Was wir jetzt eröffnen, ist, dass wir im Prinzip jeden Zucker herstellen können, der sich auf der Oberfläche eines Parasiten oder Bakteriums befindet. Damit können wir das Immunsystem erziehen, eine Immunantwort zu machen gegen diese chemisch hergestellten Zucker. Diese Immunantwort erkennt dann beim Befall eines Patienten mit dem Bakterium oder dem Erreger die Oberflächen und vernichtet diese Zellen, die diese Bakterienzucker auf sich tragen."

Bisher gibt es nur drei auf Zucker basierende Impfstoffe. Zum Beispiel einen gegen Gehirnhautentzündung. Peter Seeberger am Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung hat jetzt gleich eine ganze Handvoll neuartiger, auf Zucker basierender Impfstoffe in der Entwicklung.

"Was uns jetzt die Möglichkeit gibt, gegen verschiedenste Bakterien vorzugehen. Wir haben jetzt Impfstoffkandidaten gegen Krankenhauskeime, gegen Erreger wie zum Beispiel auch Pilze, die für HIV-Patienten sehr wichtig sind. Dagegen können wir eingreifen."

Das große Ziel des Max-Planck-Forschers ist es, gegen die weltweit größten Killer unter den Infektionskrankheiten Impfstoffe zu entwickeln: gegen Aids und Malaria. Auf Zuckerbasis. Denn Peter Seeberger fand heraus, dass der Malaria-Erreger Mehrfachzucker benutzt, um die roten Blutkörperchen des Menschen aufzuschließen, in sie einzudringen und zu zerstören. Mithilfe des neuen Impfstoffs wird die Eintrittspforte für den Malaria-Erreger blockiert. Er kann somit seine toxische Wirkung im menschlichen Körper nicht mehr entfalten.

"Wir vernichten aber nicht den Erreger. Das heißt, unser Impfstoff unterscheidet sich ganz grundsätzlich von allen anderen Impfstoffansätzen, die bei Malaria sonst eingesetzt werden. Wir zielen nicht darauf ab, den Erreger zu vernichten, wir zielen nur darauf ab, seine toxische Wirkung zu blockieren. Und damit geben wir dem Erreger auch weniger Grund, resistent zu werden gegen Impfstoff."

Der neue Malariaimpfstoff wird derzeit klinisch getestet. Mit seiner Markteinführung rechnet Peter Seeberger in fünf bis sechs Jahren.

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