Antikörper von Haien sind wesentlich kompakter aufgebaut als die menschlichen. Das nutzen Forscher zur Entwicklung neuer „Biologicals“. Foto: Gerald Schömbs/Unsplash

Antikörper von Haien sind wesentlich kompakter aufgebaut als die menschlichen. Das nutzen Forscher zur Entwicklung neuer „Biologicals“. Foto: Gerald Schömbs/Unsplash

Tiroler Forscher optimieren Hai-Antikörper

„Biologicals“ werden zunehmend gegen Krebs und Autoimmunerkrankungen eingesetzt.

Seit rund 20 Jahren werden sogenannte therapeutische, im Labor künstlich hergestellte Antikörper vermehrt bei der Behandlung von Krebs, Autoimmunerkrankungen – und seit kurzem auch SARS-CoV-2 eingesetzt. Der Tiroler Chemiker Klaus Liedl arbeitet mit seiner 30-köpfigen Arbeitsgruppe an der Universität Innsbruck am optimalen Design dieser therapeutischen Antikörper. Dabei werden auch Fragmente von Hai- und Kamel-Antikörpern verwendet, beschrieb er im APA-Interview.

Antikörper sind ein zentraler Bestandteil des menschlichen Immunsystems. Die Proteine dienen dazu, eingedrungene Antigene oder beschädigte Zellen abzufangen, und sie so daran zu hindern, mit den Körperzellen zu interagieren oder in die Zellen einzudringen. Diese zentrale Funktion von Antikörpern hat die pharmazeutische Forschung dazu inspiriert, mithilfe molekularbiologischer Methoden sogenannte therapeutische Antikörper zu entwickeln.

Diese sind jedoch viel größer als Moleküle, die über Tabletten eingenommen werden – was Vor- und Nachteile mit sich bringt, wie Liedl erklärte: „Ihre Verweil- und damit Wirkdauer im Körper ist mit mehreren Wochen wesentlich länger als bei klassischen Medikamenten aus kleinen chemischen Verbindungen“. Diese wirkten oftmals nur wenige Stunden.

„Bausteine der Antikörper können wie Legoklötzchen kombiniert werden,“ erklärt der Chemiker Klaus Liedl. Foto: liedllab.org/Anna Fichtner

Zudem können, so Liedl weiter, die therapeutischen Antikörper durch die molekularbiologische Auswahl relativ einfach für die Anwendung bei verschiedensten Krankheiten hergestellt werden. „Bausteine der Antikörper können wie Legoklötzchen kombiniert werden“, meinte er. Da Antikörper Proteine sind, enthielten sie zudem keine toxischen Bestandteile, so der Universitätsprofessor, der am Innsbrucker Institut für Allgemeine, Anorganische und Theoretische Chemie forscht.

Aufgrund ihrer Größe können therapeutische Antikörper jedoch nicht oral eingenommen werden, sondern müssen gespritzt werden. Ansonsten würden sie einfach verdaut, merkte Liedl an. „Bis jetzt hat man therapeutische Antikörper für Krankheiten entwickelt, deren Angriffspunkte an der Zelloberfläche liegen – die also gut für die Antikörper erreichbar sind“, führte der Wissenschafter aus. Um das Behandlungsspektrum auszuweiten, müssten die Antikörper aber auch in die Zelle oder in das Zentrale Nervensystem eindringen können. Hier kommen Kamel und Hai ins Spiel. Denn die Binderegionen ihrer Antikörper sind wesentlich kompakter aufgebaut als die menschlichen.

Nach deren Vorbild designen Liedl und sein Team deshalb sogenannte Nanobodies: „Wir verwenden den oberen Teil der Hai- oder Kamel-Antikörper, also ihr wesentlich kleineres ‚Binde-Interface‘ – und setzen dieses auf molekularbiologisch veränderte menschliche Antikörper, die dann die weitere Kommunikation mit den Zellen übernehmen, beschrieb der Chemiker.

Die Kern-Expertise seiner Arbeitsgruppe liege in der Erforschung der Spezifität von Antikörpern, präzisierte Liedl. „Unser Immunsystem produziert als Antwort auf Antigene immer spezifischere, immer stärker bindende Antikörper. Das macht natürlich Sinn, wird aber zum Problem wenn Mutationen auftreten“, erläuterte Liedl mit Verweis auf Coronavirus-Mutanten. Er und sein Team würden darauf abzielen „zu verstehen, wie spezifisch die Antikörper sind, und was man tun muss, um diese Spezifität genau zu modulieren“.

Momentan seien Herstellungs- und Behandlungskosten zwar noch sehr hoch aber aufgrund des zielgenauen Designs und der guten Verträglichkeit überwiegen die Vorteile therapeutischer Antikörper, stellte Liedl klar. Die Pharma-Industrie mache mittlerweile gleich viel Umsatz mit Biologicals – meist therapeutischen Antikörpern – wie mit herkömmlichen Medikamenten. „Auch herkömmliche kleine Moleküle haben ihre Stärken, aber die Pharmaindustrie kann momentan viele niedrig hängende Früchte mit Biologics ernten“, nahm Liedl Bezug auf eine steile Lernkurve und viele neue Möglichkeiten, die sich in der jungen Vergangenheit aufgetan hatten. „Hier gibt es noch sehr viel Raum für neue Entwicklungen“. Vollständig ersetzen würden therapeutische Antikörper herkömmliche Medikamente aber dennoch nicht, sagt Liedl.

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