Mit Nanopartikeln präventiv gegen Toxoplasma gondii vorgehen

Nanopartikel stehen weiterhin im wissenschaftlichen Fokus des Immunologie-Blogs. Im heutigen Beitrag lernen wir eine innovative Impfstofftechnologie kennen, die auf selbstorganisierenden Protein-Nanopartikeln basiert.

Nanopartikel stehen weiterhin im wissenschaftlichen Fokus des Immunologie-Blogs. Im heutigen Beitrag lernen wir eine innovative Impfstofftechnologie kennen, die auf selbstorganisierenden Protein-Nanopartikeln basiert.

Schwerwiegende Folgen in der Schwangerschaft

Dem Robert-Koch-Institut zufolge sind rund 30% der Weltbevölkerung mit Toxoplasma gondii infiziert. Eine Erstinfektion mit diesem intrazellulären Parasiten ist besonders gefährlich in der Schwangerschaft. Hier kann es zu einer Embryo-Fetopathie kommen, die als Kongenitale Toxoplasmose bezeichnet wird und mehrere Organsysteme betreffen kann. Parasitär bedingte Läsionen können im Bereich des Gehirns, der Augen und der inneren Organe auftreten. Der Zeitpunkt der Erstinfektion in der Schwangerschaft entscheidet über das Ausmaß der Embryo-Fetopathie. Hier gilt: Je früher die Erstinfektion auftritt, desto gefährlicher ist sie für das ungeborene Kind. Im ersten Trimenon kann sie sogar zu einem Abort führen.

Das klinische Bild reicht von Hepato-, Spleno- und Kardiomegalie bis hin zu Aszites, Ikterus, Thrombozytopenie, Muskelhypotonie, Makro-/Mikrozephalie, Ventrikelerweiterung, Hörverlust, Mikrophthalmie, Nystagmus, Chorioretinitis und Strabismus. Typisch ist die Symptomtrias Hydrozephalus, intrakranielle Verkalkungen und Chorioretinitis. Sie kommt bei etwa 10% der betroffenen Embryonen/Föten vor. Toxoplasma gondii ist auch für Personen mit einer Immunschwäche gefährlich. Eine Neuinfektion bzw. eine reaktivierte Infektion kann -ohne die adäquate Therapie- tödlich enden.1,2

Optimierte Impfstoffe sind sicher und lassen sich schnell produzieren

Eine Forschungsgruppe aus Chicago hat am 12. Oktober eine Studie publiziert, die sich mit einem Impfstoff gegen Toxoplasma gondii befasst hat. Bisher wurde dieser Impfstoff nur an transgenen Mäusen getestet. Selbstorganisierende Protein-Nanopartikel dienten der Forschungsgruppe als Gerüst für die immunogenen Peptidepitope des intrazellulären Erregers. Dieser chimere auf selbstorganisierenden Protein-Nanopartikel basierende Impfstoff besitzt einige Vorteile gegenüber attenuierten Lebendimpfstoffen. Er ist einfach und schnell zu produzieren und birgt kein Infektionsrisiko.3

Neuer Toxoplasma-Impfstoff erfolgreich im transgenen Mausmodell

Im Mausmodell zeigte sich nach erfolgter Impfung eine starke Immunantwort gegenüber Toxoplasma gondii. Das Besondere an dem neuen chimeren Polypeptid ist die Kombination aus dem aus Flagellin bestehenden Grundgerüst, den immunogenen Peptidepitopen und der adjuvanten TLR4-Ligandenemulsion. Die Peptidepitope lösen eine B-Lymphozytenantwort sowie eine CD4+/CD8+ T-Lymphozytenantwort aus. Zusätzlich werden die TLR4- und TLR5-Signalwege in Gang gesetzt. Die Aktivierung von TLR4 führt dann über eine intrazelluläre Signalkaskade zur Zytokinproduktion. Die Bindung von Flagellin an TLR5 resultiert in der Aktivierung des Transkriptionsfaktors NF-kappaB und einer proinflammatorischen Immunantwort. Die Toll-like-Rezeptoren sind ein Teil des angeborenen Immunsystems. Sie erkennen bestimmte strukturelle Merkmale von Krankheitserregern. Diese werden auch als PAMPs (Pathogen-Associated Molecular Patterns) bezeichnet. Toll-like-Rezeptoren werden vor allem von Immunzellen des angeborenen und des adaptiven Immunsystems exprimiert. Sie kommen jedoch auch auf Zellen vor, die nicht zum Immunsystem zählen.3,4 Alles in allem, löst der neue Impfstoff eine starke und weitgreifende Immunantwort aus. Wir sind gespannt auf weitere Studienergebnisse.

Referenzen:
1. Archana S. Kota and Nadeem Shabbir (2020). Congenital Toxoplasmosis. StatPearls.
2. Robert-Koch-Institut (2016). Vorkommen und Bedeutung von Toxoplasma gondii in Deutschland: Ergebnisse der serologischen Untersuchungen innerhalb der Studie zur Gesundheit Erwachsener in Deutschland DEGS.
3. El Bissati, K., Zhou, Y., Paulillo, S.M. et al. Engineering and characterization of a novel Self Assembling Protein for Toxoplasma peptide vaccine in HLA-A*11:01, HLA-A*02:01 and HLA-B*07:02 transgenic mice. Sci Rep 10, 16984 (2020). 
4. Tallant T. et al. (2004). Flagellin acting via TLR5 is the major activator of key signaling pathways leading to NF-κB and proinflammatory gene program activation in intestinal epithelial cells. BMC Microbiol 4, 33 (2004).

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