Bei Menschen mit stark geschwächtem Immunsystem kann das JC-Polyomavirus eine derzeit unbehandelbare, meist tödliche Gehirnerkrankung auslösen. Jetzt hat ein internationales Forschungsteam, das sich mit dem viralen Kapsid befasst, Bindungsstellen für neutralisierende Antikörper identifiziert; Diese Stellen könnten genutzt werden, um eine Infektion mit JC-Polyomaviren zu stoppen. An der von Professor Thilo Stehle vom Interfakultären Institut für Biochemie der Universität Tübingen geleiteten Studie waren auch Forscher der Brown University in den USA und des Universitätsspitals Zürich beteiligt. Diese neuen Erkenntnisse über die Wechselwirkungen zwischen JC-Polyomaviren und dem menschlichen Immunsystem legen den Grundstein für die Entwicklung von Behandlungen und Impfstoffen. Die Studie wurde in der Fachzeitschrift veröffentlicht PNAS.

Das JC-Polyomavirus (JCPyV) ist weit verbreitet. „Gefährlich wird es erst, wenn das körpereigene Immunsystem stark geschwächt ist, zum Beispiel bei Menschen mit fortgeschrittener HIV-Infektion, bei Patienten, die starke Immunsuppressiva einnehmen, bei Menschen nach Organtransplantationen oder bei bestimmten Krebsarten“, erklärt Thilo Stehle. In diesen Fällen kann das Virus über den Blutkreislauf in das Zentralnervensystem gelangen und eine Erkrankung namens progressive multifokale Leukoenzephalopathie (PML) auslösen. Diese Krankheit zerstört das Gehirn und ist unbehandelbar und daher in der Regel tödlich.

Neutralisierende Antikörper

Für die Studie stützte sich das Forschungsteam auf die Beobachtung, dass einige Patienten die PML überleben.

Ihrem Körper gelingt es, die angreifenden JC-Polyomaviren zu neutralisieren, so dass sie nicht mehr in die Körperzellen eindringen können; die Infektion wird gestoppt.“

Professor Thilo Stehle, Interfakultäres Institut für Biochemie, Universität Tübingen

Das Immunsystem erreicht diese Neutralisierung durch die Produktion passgenauer Antikörper. Diese Antikörper heften sich wie ein Schloss an Bindungsstellen auf der Virushülle. „Dadurch wird verhindert, dass die Bindungsstelle für das Andocken an eine andere Körperzelle zur Verfügung steht“, erklärt der Forscher. Am Universitätsspital Zürich wurden solche spezialisierten Antikörper gegen die Hülle von JC-Polyomaviren aus PML-Patienten isoliert und an der Brown University in den USA auf ihre Bindungseigenschaften getestet. „Anschließend haben wir den Bindungsmechanismus der vielversprechendsten Antikörper gegen das Virus mithilfe hochauflösender Strukturanalysen mit atomarer Präzision an der Universität Tübingen analysiert“, sagt Stehle.

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Doch auch wenn der menschliche Körper sich gegen JC-Polyomaviren wehrt, entwickelt das Virus Strategien, um dem Immunsystem zu entgehen. „An den Bindungsstellen, die menschliche Antikörper nutzen, um sich gegen das Virus zu verteidigen, treten genetische Mutationen auf. Dadurch können die Antikörper unwirksam werden.“ sagt Stehle, „und wir haben uns das im Detail angeschaut.“ Erkenntnisse über die Struktur und Wirkmechanismen zwischen JC-Polyomaviren und dem menschlichen Immunsystem ermöglichen die Entwicklung von Antikörpern, die therapeutisch gegen die Infektion eingesetzt werden können, sowie von Impfstoffen.

„Gleichzeitig besteht die Möglichkeit einer Kreuzprotektion gegen das BK-Polyomavirus, das mit dem JC-Polyomavirus verwandt ist und auch bei immungeschwächten Personen schwere Erkrankungen verursachen kann“, fügt Stehle hinzu. „Ein potenzieller Impfstoff könnte Hochrisikopatienten vor einer Infektion mit beiden Polyomaviren schützen. Therapeutisch eingesetzte kleine Moleküle, die auf die Antikörperbindungsstelle abzielen, könnten möglicherweise gegen beide Viren wirksam sein.“

Quellen:

University of Tübingen