Lama-Nanokörper gegen HIV: NIH entwickelt Human-Lama-Antikörper

Lamas und Nanokörper gegen HIV

Lamas – jene gelangweilt wirkenden, gemächlich kauenden Kameliden aus Südamerika – werden wegen ihrer Wolle und ihres Leders geschätzt. Doch unter Fell und Haut bergen diese domestizierten Lasttiere noch ein weiteres wirkungsvolles Instrument, das Forschende für Menschen nutzbar machen möchten.

Werden Lamas (Llama glama) bestimmten tödlichen menschlichen Viren ausgesetzt, bildet ihr Körper nach Erkenntnissen von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern starke Immunproteine, die sich von allen Proteinen unserer eigenen Art unterscheiden.

Auf Grundlage dieses Wissens hat ein Team der National Institutes of Health (NIH) in den USA nun einen Antikörper-Hybrid aus Mensch und Lama entwickelt. Er kann einen der raffiniertesten Krankheitserreger der Menschheit eindämmen: HIV.

Das humane Immundefizienzvirus (HIV) ist ein geschickter Verwandlungskünstler. Es kann sich rasch weiterentwickeln und dadurch menschliche Antikörper abwehren, deren Aufgabe es ist, fremde Bedrohungen zu erkennen, an sie zu binden und sie zu hemmen.

„Herkömmliche Antikörper sind groß, weshalb sie die Oberfläche des Virus nur schwer finden und angreifen können“, erklärt der Biologe Jianliang Xu von den NIH und der Georgia State University.

Warum Lama-Nanokörper HIV erreichen können

Bei Lamas funktionieren Antikörper anders. Gemeinsam mit Haien, Alpakas und Kamelen gehören Lamas zu den wenigen bekannten Tieren, die besonders kleine Varianten konventioneller Antikörper herstellen: Nanokörper. Sie sind etwa ein Zehntel so groß.

Diese Nanokörper sind beweglich und flexibel. Dank ihrer geringen Größe und ihrer länglichen Form können sie sich durch die Abwehrstrukturen eines Virus zwängen und dessen infektiöseste Bereiche blockieren.

Um die Bildung HIV-spezifischer Nanokörper anzuregen, injizierten NIH-Forschende einem einzigen Lama innerhalb eines Jahres 13-mal einen Bestandteil der Hülle von HIV-1.

Anschließend wählten sie mithilfe gezielter gentechnischer Arbeit die stärksten gefundenen HIV-Nanokörper aus und verbanden sie mit Teilen eines breit wirksamen menschlichen HIV-Antikörpers.

Breit neutralisierende Antikörper (bNAbs), die mehrere HIV-Stämme angreifen können, wurden in den 1990er-Jahren bei einigen menschlichen Patientinnen und Patienten entdeckt. Doch selbst nach fast vier Jahrzehnten Forschung ist es Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern bislang nicht gelungen, einen HIV-Impfstoff oder eine lang wirksame Behandlung mit bNAbs zu entwickeln, die den Mutationen des Virus zuverlässig standhält.

Human-Lama-Antikörper blockiert 96 Prozent der HIV-Stämme

Für sich genommen können der menschliche Antikörper und der Lama-Nanokörper 90 Prozent der HIV-1-Stämme neutralisieren, allerdings zielt jeder auf einen anderen Bereich des Virus. In Kombination ist dieser zweigleisige Ansatz „ultrapotent“, schreiben die Forschenden. Die Mensch-Lama-Chimäre kann im Labor 96 Prozent von 208 HIV-Stämmen unterdrücken.

Damit ist sie zehnmal stärker als ein zuvor entwickelter Mensch-Lama-Antikörper, an dem einige Mitglieder desselben Forschungsteams beteiligt waren.

„Diese Nanokörper sind die bislang besten und am stärksten neutralisierenden Antikörper, und ich halte das für sehr vielversprechend für die Zukunft von HIV-Therapien und der Antikörperforschung“, sagt Payton Chan, Doktorand in Biologie an der Georgia State University.

„Ich hoffe, dass diese Nanokörper eines Tages für die Behandlung von HIV zugelassen werden.“

Ob die neu entwickelte Mensch-Lama-Chimäre HIV-Infektionen auch bei lebenden Tieren oder Menschen gezielt bekämpfen kann, muss sich noch zeigen. Dass die Behandlung an zwei der verwundbarsten Stellen des Virus binden kann, dürfte es dem Erreger jedoch erschweren, dem Zugriff des Immunsystems zu entkommen.

Potenzial für länger wirksame HIV-Behandlungen

Antikörperinfusionen haben sich jüngst als vielversprechender Ansatz erwiesen, um HIV zu behandeln, zu verhindern oder sogar zu heilen. Frühere Studien zeigten allerdings, dass für einen anhaltenden Effekt sehr spezifische bNAbs in hohen Dosen erforderlich sind.

Möglicherweise können Lama-Nanokörper diese Behandlungen bereits bei geringeren Konzentrationen wirksamer machen. Wie sich die Wirkdauer des Medikaments verlängern lässt, bleibt jedoch eine weitere Herausforderung.

Eine HIV-Antikörpertherapie, die Patientinnen und Patienten nur etwa einmal jährlich erhalten müssten, könnte sich im klinischen Einsatz als äußerst wirksam erweisen. Derzeit benötigen diese Behandlungen alle paar Monate Auffrischungen.

Die Forschenden am NIH arbeiten nun an neuen Kombinationen aus Lama- und menschlichen Antikörpern, um zu prüfen, ob sich eine Therapie mit noch stärkerer Wirkung entwickeln lässt.

Die Studie wurde in Advanced Science veröffentlicht.