Wissenschaftler arbeiten an der Entwicklung eines Impfstoffs gegen den pathogenen Staphylococcus aureus

30 August 2025 2346
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29. August 2025 Funktionalität

von Delthia Ricks, Phys.org

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herausgegeben von Gaby Clark, überprüft von Robert Egan

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Antibiotika sind der alte Arzneischrankstandard zur Behandlung von Infektionen, die durch multiresistente Staphylococcus aureus verursacht werden, aber da die antimikrobielle Resistenz weltweit zunimmt, sagen Wissenschaftler, dass es Bedarf an neuen Strategien gibt.

Während Impfstoffe eine potenzielle Lösung darstellen, haben Wissenschaftler in den letzten Jahren bei der Suche nach einem effektiven Weg, um gegen multiresistente S. aureus zu immunisieren, Dutzende von Sackgassen erlebt. Zehn Kandidatenimpfstoffe, die vielversprechend in präklinischen Tierversuchen aussahen, sind in den menschlichen klinischen Studien kläglich gescheitert.

Jetzt untersuchen Wissenschaftler in China einen Weg, um die zahlreichen Probleme zu umgehen, die Impfstoffforschern in der Vergangenheit zu schaffen machten, indem sie sich entscheiden, kein ganzes Antigen anzugreifen. Stattdessen sagen sie, es sei an der Zeit, sich auf eine kritische 'Oberflächenschleife' als Impfstoffziel zu konzentrieren. Die winzige Schleife befindet sich auf dem S. aureus-Antigen, das als MntC bekannt ist.

Die Schleife ist nach Ansicht der Wissenschaftler in China ein ideales Ziel, weil sie sich als wesentlich für die Unterstützung des Überlebens von S. aureus durch Milderung von oxidativem Stress erwiesen hat. Durch Auslösen von impfstoffinduzierten Antikörpern, die genau auf diese Stelle abzielen, ist ein Überleben unmöglich. Die Oberflächenschleife wird als Epitop bezeichnet, wenn sie als Impfstoffziel verwendet wird.

In einem Beitrag in Science Translational Medicine berichten Forscher aus verschiedenen Institutionen in China von der Entwicklung eines neuartigen Impfstoffs, der in Tiermodellen getestet wurde, basierend auf einem Ziel, das in Proben aus menschlichen klinischen Studien identifiziert wurde. Die sich entwickelnde Strategie überwindet frühere Hindernisse und gewährt Schutz vor dem gegen Antibiotika resistenten S. aureus mit einem Impfstoff.

Bisherige Versuche, einen Impfstoff gegen S. aureus zu entwickeln, sind gescheitert, weil S. aureus zu den kolonialen Mikroorganismengemeinschaften gehört, die im menschlichen Mikrobiom gedeihen. S. aureus ist ein häufiger Besiedler der Haut, der Nasengänge und seltener des Darms. Das Vorhandensein von S. aureus als kommensale Bakterie macht es zu einem 'nicht schützenden Immunabdruck' im Menschen.

Ein nicht-schützender Immunabdruck bezieht sich auf ein Phänomen, bei dem das Immunsystem einer Person eine Erinnerung an harmlose kommensale Bakterien entwickelt. Diese Erinnerung kann effektive Immunantworten gegen die gefährlicheren pathogenen Bakterienstämme behindern. MRSA (methicillinresistenter Staphylococcus aureus) ist beispielsweise eine gegen Antibiotika resistenten Form von S. aureus.

'Menschen, als natürliche Träger von Staphylococcus aureus, haben nicht-schützende Immunabdrücke entwickelt, die durch S. aureus-Antigenimpfung reaktiviert werden können und die zum Scheitern von S. aureus-Impfstoffstudien beitragen,' schreibt Xiaokai Zhang, Hauptautor der neuen Forschung, und erklärt, warum frühere Kandidatenimpfstoffe nicht funktionierten.

Zhang ist Immunologe am Department für Mikrobiologie und Biochemische Pharmazie am College für Pharmazie und Laboratoriumsmedizin der Dritten Militärmedizinischen Universität in Chongqing, China.

S. aureus ist in menschlichen Populationen weltweit verbreitet, und nach Angaben von Zhang und Kollegen tragen geschätzte 70% bis 80% der Menschen weltweit nicht-schützende Immunabdrücke gegen S. aureus.

Angesichts einer solchen weit verbreiteten Präsenz von nicht-schützenden Immunabdrücken gab es laut dem Team keinen Zweifel daran, warum frühere Impfstoffversuche gescheitert sind.

'Um zu testen, ob eine Epitop-fokussierte Impfstoffstrategie dieses Problem überwinden kann, haben wir das schützende Epitop des bemerkenswerten S. aureus-Antigens MntC erforscht,' fuhr Zhang fort. 'Eine Oberflächenschleife von MntC, Loop101, wurde als wesentlich für S. aureus gefunden, um Manganionen aufzunehmen und oxidativem Stress zu widerstehen.'

Indem das Team in China Loop101 von MntC als Ziel verwendet, fanden sie einen Weg, eine der Überlebensmechanismen des Bakteriums als Impfstoffziel auszunutzen. Das Team untersuchte auch ähnliche Schwachstellen bei anderen Bakterienformen wie Escherichia coli und Streptococcus pneumoniae.

Bei S. aureus handelt es sich bei MntC um eine oberflächengebundene Lipoprotein, die als Ligandenbindungs-Komponente des Mangantransportsystems MntC fungiert. Dieses Protein ist entscheidend für das Überleben des Bakteriums, da es ihm ermöglicht, Mangan zu erfassen, was auch für die Abwehr von Angriffen des Immunsystems des Wirts entscheidend ist.

Zhang und Kollegen stellten fest, dass ihr Epitop-basierter Impfstoff hohe Titerspiegel von Anti-Loop101-Antikörpern induziert. Im Tierversuchsabschnitt ihrer Untersuchung stellte das Team auch fest, dass der Epitop-Impfstoff Mäuse schützt, die zuvor S. aureus ausgesetzt waren.

"Basierend auf unseren Ergebnissen können mehrere wichtige Implikationen für die Entwicklung von Staph aureus-Impfstoffen gezogen werden," schrieb Zhang abschließend. "Erstens sind die Komponenten von Staph aureus-Impfstoffkandidaten oft relativ konserviert. Die Identifizierung funktionaler Regionen der Antigene, die eine wesentliche Rolle bei der Pathogenität von S. aureus spielen, könnte den nachfolgenden Screening-Prozess für schützende Epitope erheblich beschleunigen. "Zweitens legt die Studie nahe, dass die Bewertung der Impfstoffwirksamkeit nicht auf die Prüfung der Konzentration von bindenden Antikörpern gegen das gesamte Antigen beschränkt sein sollte. Stattdessen sollte der Fokus auf der Untersuchung von Antikörpern liegen, die spezifisch für die 'kritische funktionale Stelle', wie Loop101, sind, was ein präziseres Maß für den immunschützenden Effekt des Impfstoffs liefert." "Geschrieben für Sie von unserem Autor Delthia Ricks, bearbeitet von Gaby Clark und überprüft von Robert Egan - dieser Artikel ist das Ergebnis sorgfältiger menschlicher Arbeit. Wir verlassen uns auf Leser wie Sie, um den unabhängigen Wissenschaftsjournalismus am Leben zu erhalten. Wenn Ihnen dieser Bericht wichtig ist, bitte erwägen Sie eine Spende (vor allem monatlich). Als Dank erhalten Sie ein werbefreies Konto." "Weitere Informationen: Xiaokai Zhang et al, Ein Epitop-Impfstoff, der durch Analyse von klinischen Studienproben abgeleitet ist, schützt Wirtstiere mit vorheriger Exposition gegen S. aureus vor einer erneuten Infektion, Science Translational Medicine (2025). DOI: 10.1126/scitranslmed.adr7464" "© 2025 Science X Network"

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