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Forschende am Max-Planck-Institut in Göttingen haben Nanobodies gegen Corona entwickelt, die hochwirksam und leicht zu produzieren sind. Auch Alpakas haben einen Anteil daran. (Symbolbild)
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Forschende am Max-Planck-Institut in Göttingen haben Nanobodies gegen Corona entwickelt, die hochwirksam und leicht zu produzieren sind. Auch Alpakas haben einen Anteil daran. (Symbolbild)

Max-Planck-Institut

Corona-Forschung: Wie Alpakas beim Kampf gegen Corona helfen

  • Tanja Banner
    VonTanja Banner
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Antikörper als Medikament gegen das Coronavirus sind teuer. Nun ist eine andere Lösung im Gespräch: Hochwirksame Nanobodies. Wie Alpakas daran beteiligt sind.

Göttingen/Frankfurt – Antikörper sind ein wichtiger Teil im Kampf gegen das Coronavirus: Sie helfen dem Immunsystem dabei, Krankheitserreger abzuwehren, indem sie an Viren binden und diese neutralisieren. Bei Personen, die von einer Corona-Infektion genesen sind, sind in der Regel Antikörper vorhanden, genau wie bei Geimpften, wenn die Impfung angeschlagen hat. Antikörper entstehen jedoch nicht nur auf natürliche Weise im Körper, sie können auch industriell hergestellt werden, um akut Erkrankten zu helfen. Gegen Corona gibt es Antikörper-Medikamente, die jedoch aufwändig zu produzieren und teuer sind. Doch nun könnten Forschende aus Göttingen eine Lösung gefunden haben: Nanobodies.

Dabei handelt es sich um „Mini-Antikörper“, die aus Alpakas stammen. „Nanobodies sind deutlich kleiner und einfacher aufgebaut als herkömmliche Antikörper“, erklärt Dirk Görlich, Direktor am Max-Planck-Institut (MPI) für biophysikalische Chemie. Um Nanobodies gegen Corona herzustellen, bekamen die Alpakas Britta, Nora und Xenia – Teil einer Alpaka-Herde am Max-Planck-Institut in Göttingen – mehrmals einen Teil des Spike-Proteins des Coronavirus injiziert, woraufhin die Tiere Antikörper gegen diesen Teil des Coronavirus bildeten. Anschließend wurde den Tieren eine kleine Menge Blut abgenommen und ihr Einsatz war beendet. Görlich vergleicht die Belastung für die Tiere „mit einer Impfung und Blutuntersuchung beim Menschen“.

Alpakas liefern Antikörper gegen Corona – Bis zu 1000 Mal stärkere Bindung an das Spike-Protein

Im Blut der Alpakas fanden sich Baupläne für rund eine Milliarde verschiedene Nanobodies, aus denen die Wissenschaftler:innen die besten herausfilterten und im Labor weiter verbesserten. Wie es in einer Mitteilung der Max-Planck-Gesellschaft heißt, unterscheiden sich die Göttinger Mini-Antikörper gegen Covid-19 „auf den ersten Blick“ kaum von anderen Nanobodies aus Laboren. Die Nanobodies richten sich gegen die Rezeptor-Bindedomäne des Coronavirus, also den Bereich des Spike-Proteins, mit dem das Virus in die Wirtszellen eindringt. Die Nanobodies heften sich an die Bindedomäne und blockieren sie – das Virus kann so keine Zellen mehr infizieren. Der Unterschied liegt jedoch im Detail: Die Mini-Antikörper aus Göttingen binden bis zu 1000 Mal stärker an das Spike-Protein als andere Nanobodies, die gegen Covid-19 entwickelt wurden. Außerdem wirken die Nanobodies auch gegen die Corona-Varianten Alpha, Beta, Gamma und Delta.

„Unsere Nanobodies halten Temperaturen von 95 Grad Celsius aus, ohne zerstört zu werden“, erläutert Matthias Dobbelstein, Direktor des Instituts für molekulare Onkologie an der Universitätsmedizin Göttingen. „Das sagt uns zum einen, dass sie im Körper lange genug aktiv bleiben könnten, um zu wirken. Zum anderen lassen sich temperaturstabile Nanobodies viel einfacher herstellen, verarbeiten und lagern.“ Die Nanobodies könnten möglicherweise inhaliert werden, um das Virus bereits in den Atemwegen einzudämmen, so die Forschenden. „Da sie sehr klein sind, können sie zudem leicht ins Gewebe eindringen und das Virus direkt am Infektionsort an einer weiteren Ausbreitung hindern“, erklärt Dobbelstein weiter.

Nanobodies gegen Corona: Noch effizienter im „Tandem“ oder „Dreierpack“

Noch effizienter war die Bindung der Nanobodies im „Dreierpack“. Weil das Spike-Protein aus drei identischen Bausteinen mit drei Bindedomänen besteht, verknüpften die Wissenschaftler:innen drei Nanobodies so miteinander, dass sie zur Symmetrie des Spike-Proteins passen. „Wir bündeln mit dem Dreierpack gewissermaßen die Kräfte: Jeder der drei Nanobodies heftet sich idealerweise an eine der drei Bindedomänen“, erläutert Thomas Güttler, der an der Forschung beteiligt war. Der „Nanobody-Dreierpack“ neutralisiert das Coronavirus den Angaben zufolge bis zu 30.000-fach besser als die einzelnen Nanobodies.

Die Alpakas Nora, Xenia und Britta haben den Forschenden am Max-Planck-Institut in Göttingen mit ihrem Blut und ihren Corona-Antikörpern geholfen.

Auch eine Tandem-Variante mit zwei Nanobodies, die unterschiedliche Bereiche auf der Rezeptor-Bindedomäne erkennen, war erfolgreich. „Die Bindung dieser Tandems ist so stark, dass sie sehr resistent gegen die nun allgegenwärtigen Mutationen sind, mit denen sich das Virus dem Immunsystem zu entziehen versucht“, erklärt der wissenschaftliche Mitarbeiter Metin Aksu. Nach Angaben der Forschungsgruppe reichen von allen drei Varianten kleinste Mengen aus, um das Coronavirus zu stoppen. Eine Erkenntnis mit positiven Nebeneffekten: Nicht nur würde der Einsatz des Mittels Erkrankte weniger belasten, auch die Produktionskosten würden so deutlich reduziert, heißt es in einer MPI-Mitteilung.

Nanobodies gegen Corona: Alpakas entwickelten Antikörper gegen Delta-Variante

Gegen die bisher bekannten Varianten des Coronavirus sind die Nanobodies ebenfalls wirksam – die Alpakas entwickelten Antikörper gegen die Alpha-, Beta-, Gamma- und Delta-Variante des Coronavirus, obwohl sie nur mit dem Spike-Protein des Wildtyps von Sars-CoV-2 in Berührung kamen. „Sollten sich unsere Nanobodies bei einer zukünftigen Variante als zu wenig wirksam erweisen, können wir die Alpakas erneut immunisieren. Da sie bereits gegen das Virus geimpft sind, würden sie sehr schnell ihre Antikörper an die neuen Varianten anpassen“, betont Güttler deshalb.

Im nächsten Schritt sollen die Nanobodies in klinischen Tests geprüft werden. „Wir wollen die Nanobodies möglichst schnell für den sicheren Einsatz als Wirkstoff testen“, betont Dobbelstein. Zum Einsatz kommen soll der Wirkstoff bei schwer Erkrankten, aber auch bei Menschen, die nicht geimpft wurden oder keinen Impfschutz aufbauen konnten. Die Studie der Göttinger Forschungsgruppe wurde im Fachjournal The Embo Journal veröffentlicht. (Tanja Banner)

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