FORGEN

FORSCHUNGSVERBUND GRUNDLAGEN GENTECHNISCHER VERFAHREN

FORGEN I LI3 Sicherheitsaspekte bei der Entwicklung rekombinanter Yersinia enterocolitica-Stämme als neue Lebendvakzine

Arbeitsfeld:

Infektionskrankheiten spielen trotz existierender Impfprogramme und effizienter Antibiotikatherapiemöglichkeiten weiterhin eine große Rolle hinsichtlich Morbidität und Mortalität der Weltbevölkerung. Nach Angaben der Weltgesundheitsorganisation (WHO) ist jeder 3. Todesfall (d.h. 17,3 Milliarden Fälle) auf Infektionen zurückzuführen. 90% der infektionsbedingten Todesfälle werden (nach Häufigkeit) durch akute Atemwegsinfekte, Darminfektionen, Tuberkulose, Malaria, Hepatitis B, HIV und Masern verursacht. Eine besondere Rolle spielen hierbei Durchfallerkrankungen: 1,8 Milliarden Neuerkrankungen pro Jahr werden bei Kindern unter 5 Jahren geschätzt, wobei 4-6 Millionen der Infizierten die Infektion nicht überleben. 25% dieser infektionsbedingten Todesfälle wären durch Impfungen vermeidbar gewesen. Totimpfstoffe haben sich bis heute bei Darminfektionen als nicht effizient erwiesen. Lebendimpfstoffe sind deshalb erforderlich. Für die Darmimmunisierung werden besondere Eigenschaften von dem Impfstoff gefordert: Invasion und kurzfristige Persistenz des Impfstamms in den Darmtonsillen (Peyer Plaques), Induktion einer spezifischen lokalen T-Lymphozyten- (zelluläre Immunisierung) und sekretorischen IgA-Antwort (humorale Immunität der Darmschleimhaut) Yersinien eignen sich besonders als Lebendimpfstoffe zur Immunisierung des Gastrointestinaltraktes: 1. Die Pathogenitätsgene sind bei Yersinien identifiziert und sequenziert (Voraussetzung für Konstruktion eines Sicherheitsstammes). 2. Es existieren Mutanten (Adhäsin-, Enterotoxin-Defekte) die gezielt in die Peyer-Plaques eindringen können, ohne zu disseminieren. Damit sind die Voraussetzungen für die Induktion der Darmimmunität gegeben. 3. Yersinien translozieren homologe (Yops) und heterologe Fusionsproteine nach Zellkontakt in antigenpräsentierende Zellen. Damit sind Voraussetzungen für endogene Antigenpräsentation und Induktion von MHC Klasse 1-restringierten T-Zellen gegeben (zelluläre Immunantwort). 4. Die translozierten Yersinia-Proteine (Yops) induzieren eine starke IgA-Antwort. Damit sind Voraussetzungen für die Induktion einer effizienten Darmimmunität durch sekretorisches IgA gegeben. 5. Aufgrund der Expression von heterologen Genen in Yersinia können polyvalente Yersinia-Impfstämme konstruiert werden, die simultan auch gegen andere Durchfallerreger Schutz induzieren. 6. Yersinien sind für Mensch und Nagetiere pathogen und erzeugen ähnliche Krankheitsbilder. Immunschutzversuche können deshalb mit Yersinia-Impfstämmen sehr gut im Nagetierinfektionsmodell studiert werden und die Ergebnisse können auf die Yersiniose des Menschen übertragen werden. 7. Da bei Yersinia die Gene für das Überleben im Menschen bzw. im Nagetier (Virulenzgene) als auch für das Überleben in der Umwelt bekannt sind (z.B. Eisenversorgungsgene) und außerdem Suizidgene eingebaut werden können, lassen sich durch gezielte Genmanipulationen Defektstämme konstruieren, die nicht in der Umwelt überleben können (sog. Sicherheitsstämme).