Untersuchung Uniklinik Köln: Wie entwickeln sich Antikörper gegen Sars-COV-2 Varianten?

Die Arbeitsgruppe um Univ.-Prof. Dr. Florian Klein, Direktor des Instituts für Virologie der Uniklinik Köln und der Medizinischen Fakultät, hat zwei Studien veröffentlicht, die sich mit der Veränderung der Antikörperantwort gegen SARS-CoV-2 im Laufe der Zeit und der Immunvorbereitung auf neue Varianten befassen. Diese Studien wurden am 17. und am 29. November in den Fachzeitschriften Science Immunology und Immunity veröffentlicht.

In einem als Affinitätsreifung bezeichneten Prozess können Antikörper im Laufe der Zeit durch den Austausch einzelner Aminosäuren reifen und so infektiöse Erreger besser erkennen. Die Forschungsgruppe um Prof. Klein konnte zeigen, dass eine Omikron-Infektion bei geimpften Personen eine erneute Immunantwort hervorruft, die primär auf der Reaktivierung sogenannter Gedächtnis-B-Zellen beruht. Interessanterweise hatte der Reifungsprozess der von diesen Zellen produzierten Antikörper bereits lange vor der Entstehung von Omikron stattgefunden – das Immunsystem war also schon vorbereitet. Die Ergebnisse der beiden Studien zeigen, wie stark der erste Kontakt mit SARS-CoV-2 das Immunsystem prägt und geben Hoffnung, dass es auch auf zukünftige Varianten vorbereitet ist.

Svea Rose, Doktorandin und Erstautorin, berichtet, dass das Ziel zunächst darin bestand, zu untersuchen, wie sich die Antikörperantwort bei gesunden Testpersonen durch eine dritte Impfung gegen den ursprünglichen SARS-CoV-2-Stamm verändert. Die Ergebnisse zeigten, dass die dritte Impfung die SARS-CoV-2-Immunantwort insgesamt deutlich verstärkt hat, aber auf der Ebene einzelner Antikörper kaum eine weitere Reifung zu beobachten war. Im Verlauf wurden auch Personen untersucht, die sich nach der Impfung mit den Omikron-Varianten BA.1 und BA.2 infiziert haben. Die erneute Analyse zeigte, dass sich nun Gedächtnis-B-Zellen vermehren, die in der Lage waren, SARS-CoV-2 Omikron neutralisierende Antikörper zu bilden. Dr. Timm Weber, Erstautor, fügt hinzu, dass diese Immunzellen bereits vor dem Kontakt mit Omikron vorhanden waren und nicht erst durch Omikron induziert wurden. Zusätzlich fanden die Forscher frühzeitig breit neutralisierende Antikörper, die alle getesteten neuen Varianten neutralisieren können.

Parallel dazu untersuchte die Arbeitsgruppe den molekularen Mechanismus der Affinitätsreifung. Durch die Umkehrung der Zeit wurde gezeigt, dass zufällige Modifikationen während der Affinitätsreifung für die Neutralisation von Omikron-Varianten essenziell waren. Dr. Christoph Kreer, der die Studie zusammen mit Prof. Klein leitete, erklärt, dass das Immunsystem das Arsenal an bestehenden Antikörpern durch das Einfügen von willkürlichen Mutationen erweitert und dadurch die Wahrscheinlichkeit erhöht, einen passenden Antikörper im Repertoire zu haben, wenn eine neue Virusvariante auftaucht. Diese neuen biologischen Erkenntnisse wurden genutzt, um einen therapeutischen Antikörper, der gegen Omikron unwirksam war, so zu modifizieren, dass er Omikron-Varianten wieder effektiv neutralisieren konnte.

Zusammengefasst zeigen die Studien, wie das menschliche Immunsystem auf ein neues Virus und seine entstehenden Varianten reagiert. Die neu isolierten breit-neutralisierenden Antikörper könnten therapeutisch und präventiv gegen neuere Omikron-Varianten eingesetzt werden.

Basierend auf einer Pressemitteilung von Uniklinik Köln vom 30.11.2023