Sterile Immunität durch passive lokale Impfung mit monoklonalen Covid-19-Antikörpern der Klasse M

Das Coronavirus SARS-CoV-2 wird in Tröpfchen, die kleiner als fünf Mikrometer sind, auf die Schleimhaut von Rachen und Nase übertragen. Dort dringt es in die Zellen der Schleimhaut ein und vermehrt sich in ihnen. Ideal wäre es, wenn das Immunsystem die Viren schon auf der Schleimhaut komplett zerstören könnte. Dafür hat das Immunsystem zwei Möglichkeiten: Entweder neutralisierende Antikörper einzusetzen, die an die Viren binden und so verhindern, dass sie in die Zellen eindringen oder zytotoxische T-Zellen zu benutzen, die bereits infizierte Schleimhautzellen vernichten. Wir hätten dann eine sterile Immunität: keine Infektion und damit keine Übertragung auf Nicht-Infizierte. Hierfür ist eine sehr starke Schleimhautimmunität nötig, die mit einer aktiven Impfung durch die intramuskulär gespritzten Covid-19-Impfstoffe nicht zu erwarten ist.

Antikörperklassen und Reifungskaskade bei der SARS-CoV-2-Infektion

Antikörper werden in fünf Klassen eingeteilt – je nachdem, wo im Körper und in welchem Stadium des Kontakts sie wirken: Immunglobulin A (IgA), Immunglobulin D (IgD), Immunglobulin E (IgE), Immunglobulin G (IgG), Immunglobulin M (IgM).

Die groben Strukturen der fünf Antikörperklassen Immunglobulin A (IgA), Immunglobulin D (IgD), Immunglobulin E (IgE), Immunglobulin G (IgG, )Immunglobulin M (IgM).

Bei der Erstinfektion mit einem Krankheitserreger bilden die Plasmazellen normalerweise sofort Antikörper der Klasse M. Beim Coronavirus SARS-CoV-2 ist es anders: Beim ersten Kontakt mit SARS-CoV-2 bilden sie zunächst Antikörper der Klasse A. Diese werden auch Schleimhaut-Immunglobuline genannt, weil sie die Aufgabe haben, die Schleimhaut vor Bakterien und Viren zu schützen. So dienen sie an den Eintrittspforten des Körpers vor allem der örtlichen Abwehr von Krankheitserregern.

Danach produzieren die Plasmazellen vermehrt Antikörper der Klasse G. IgG ist der Antikörper, der mengenmäßig am häufigsten im Blut vorkommt und dann gebildet wird, wenn das Immunsystem ein zweites Mal mit dem Erreger in Kontakt kommt. Er ist Teil des immunologischen Gedächtnisses. IgG tritt als einziges Immunglobulin von der mütterlichen Blutbahn in den Blutkreislauf des ungeborenen Kindes und gewährt so einen wichtigen Infektionsschutz für das Neugeborene.

IgG-Antikörper werden von den meisten Menschen mit einer SARS-CoV-2 Infektion im Blut nach etwa zwei Wochen gebildet. Das Besondere der SARS-CoV-2-Infektion ist, dass die IgM-Antikörperbildung erst nahezu zeitgleich mit der IgG-Antikörperbildung einsetzt.

Die Antikörper aller Klassen sind polyklonal. Das bedeutet, sie werden von verschiedenen Plasmazellen hergestellt und sind gegen das gleiche Antigen, hier das Spikeprotein von SARS-CoV-2 gerichtet, jedoch gegen verschiedene Abschnitte (Epitope) des Antigens.

Passive Impfung und Neutralisierende Antikörper der Klasse M

Bei der passiven Impfung werden Antikörper gespritzt, die künstlich hergestellt wurden oder von Menschen stammen, die infiziert waren und wieder gesund sind (Rekonvaleszenzenplasma).

Bei manchen Infektionskrankheiten besteht die Möglichkeit, durch eine passive Impfung einen schnellen Schutz aufzubauen. Dies kann notwendig sein, wenn ein Mensch mit einem Krankheitserreger in Kontakt gekommen ist und nicht gegen die Krankheit geimpft ist. Hierzu muss der Mensch allerdings merken, dass er sich angesteckt hat. Das kann manchmal einige Zeit dauern, die Inkubationszeit. Die Inkubationszeit ist der Zeitraum vom Tag der Ansteckung bis zu dem Tag, an dem sich erste Symptome zeigen. Die Inkubationszeit beträgt bei Covid-19 durchschnittlich fünf bis sechs Tage, kann aber bis zu 14 Tage andauern. Zu merken, dass man angesteckt ist, setzt beim Infizierten zusätzlich auch das Wissen über die Krankheitssymptome voraus. Eine weitere Schwierigkeit ist bei Covid-19, wenn der Infizierte keine Symptome zeigt. Passive Impfung bei Covid-19 funktioniert also nur mit regelmäßiger Testung im wöchentlichen Rhythmus. Im Unterschied zur aktiven Impfung bietet die passive Impfung nur für kurze Zeit Schutz – ungefähr drei Monate.

Für die passive Impfung stellten Zhiqiang Ku und sein Team vom UT Health Texas Therapeutics Institute in Houstoun einen monoklonalen neutralisierenden Antikörper gegen das Spikeprotein von SARS-CoV-2 her. Monoklonale Antikörper sind Antikörper, die von einer bestimmten Zelllinie gebildet werden und sich gegen das gleiche Epitop richten. Die Immunolog*innen trugen den Antikörper auf die Nasenschleimhaut von Mäusen auf. Dann setzten sie die Mäuse Tröpfchen mit SARS-CoV-2 aus. Die Virusmenge in Nase, Lunge und Kreislauf war im Vergleich zu einer Kontrollgruppe mit Mäusen deutlich vermindert. Die Forscher*innen veröffentlichten ihre Experimente in der Fachzeitschrift Nature [1]. Im Herbst 2021 sind klinische Studien mit Menschen geplant.

Bemerkenswert an dieser Arbeit ist, wie die Forscher*innen den Antikörper hergestellt haben und welche Klasse von Antikörpern sie hergestellt haben. Sie stellten Antikörper der Klasse M her, die normalerweise am Beginn der Reifungskaskade stehen und gewöhnlich das Spikeprotein nicht so gut binden wie die Antikörper der anderen Klassen. Dieses Problem umgingen die Wissenschaftler*innen, indem sie mit Gentechnik einen sehr gut bindenden Antikörper der Klasse G in einen Antikörper der Klasse M umwandelten. Der so optimierte IgM-14-Antikörper neutralisiert SARS-CoV-2 etwa 230-mal besser als der ursprüngliche homologe IgG-14-Antikörper. Der IgM-14 neutralisierte auch sehr gut die Virusvarianten Alpha (B.1.1.7), Beta (B.1.351), Gamma (P.1) und Delta (B.1.617.2).

Ein Grund dafür, dass der IgM-14 das SARS-CoV-2 sehr gut neutralisiert, könnte sein, dass Antikörper der Klasse M Pentamere aus fünf gleichen Untereinheiten mit je zwei Bindungsstellen sind. Sie können deshalb mehr Viren binden als Antikörper der Klasse G, die als Monomere nur zwei Bindungsstellen aufweisen.

Weiterführende Literatur

[1]. Ku, Z., Xie, X., Hinton, P.R. et al. (2021) Nasal delivery of an IgM offers broad protection from SARS-CoV-2 variants. Nature https://doi.org/10.1038/s41586-021-03673-2

Warum auch Geimpfte das Virus verbreiten könnten

Veröffentlicht von

Joe Dramiga ist Neurogenetiker und hat Biologie an der Universität Köln und am King’s College London studiert. In seiner Doktorarbeit beschäftigte er sich mit der Genexpression in einem Mausmodell für die Frontotemporale Demenz. Die Frontotemporale Demenz ist eine Erkrankung des Gehirns, die sowohl Ähnlichkeit mit Alzheimer als auch mit Parkinson hat. Kontakt: jdramiga [at] googlemail [dot] com

13 Kommentare

  1. Forscher sind heute scheinbar noch raffinierter als die Natur.
    Ja, solche Forscher braucht die Menschheit, Forscher, die das scheinbar Unmögliche möglich machen.

    • Ich finde seine inhaltliche Argumentation gegen eine Covid-19-Impfung widersprüchlich und nicht evidenzbasiert. Keiner der von ihm dort zitierten Fachartikel belegt eine Herdenimmunität. In den Fachartikeln werden Menschen untersucht, die geimpft wurden, nicht Menschen, die sich mit SARS-CoV-2 infiziert haben. Das, was er im Video vorträgt ist, ist nicht das, was in den Fachartikel steht. Es ist seine eigene Sicht der Dinge, die er als neue Erkenntnis von Experten verkaufen will. Seine Behauptung, dass die IgG von Covid-19-Geimpften an den Endothelzellen der Blutgefäße binden, aber die IgG von Covid-19-Patienten nicht an die SARS-CoV-2-infizierten Endothelzellen der Blutgefäße binden, kann ich nicht nachvollziehen.

      • Sehr geehrter Herr Dr. Dramiga,

        Ihre Antwort gibt mir ein wenig den Glauben daran zurück, dass es auch in heutiger Zeit möglich ist, sachlich und ohne gegenseitige Abwertung über neue Hypothesen selbst zum Thema Corona zu diskutieren.
        Ihre Antwort habe ich an fachlich kompetentere Menschen zur Beantwortung weitergeleitet.

  2. Wie sähe das Anwendungsszenario aus?
    Regelmäßige Anwendung bei Immunsupprimierten?

    Können sich Antikörper gegen die Antikörper bilden, wenn man sie regelmäßig anwendet?

    • Ein Anwendungsszenario könnte sein: Risikopatienten, bei denen das Risiko für einen schweren Verlauf hoch ist, jede Woche testen. Bei positivem Schnelltest und positiver PCR sollen die betreuenden Fachärzte das individuelle Risiko-Nutzen-Verhältnis einer passiven Impfung mit monoklonalen Antikörpern abwägen. Um sicherzustellen, dass eventuell auftretende schwere allergische Reaktionen und andere Nebenwirkungen schnell behandelt werden können, darf eine passive systemische Impfung (Injektion in die Vene) mit monoklonalen Antikörpern gegen SARS-CoV-2 in Deutschland nur im Krankenhaus durchgeführt werden. Das dies für eine passive lokale Impfung mittels Nasenspray auch gelten wird, ist mangels Daten zur Sicherheit sehr wahrscheinlich.

      Eine regelmäßige Anwendung bei Immunsupprimierten macht Sinn.

      Möglich, dass sich Antikörper gegen die Antikörper bilden, wenn man sie regelmäßig anwendet. Das Paul-Ehrlich-Institut könnte datzu ein begleitendes Monitoring vorschreiben. Bei Therapien gegen chronisch entzündliche Erkrankungen (wie z. B. Morbus Crohn), bei denen seit 20 Jahren monoklonale Antikörper unter die Haut gespritzt werden, ist das ein seltenes Ereignis.

  3. Hey und der Impfstoff kann sogar nasal verabreicht werden. Wo ist Dr.Q, der James Bond mit so einem Impfstoff gegen den T-Virus des ultimativen Bösewichts ausstattet?

    • Ich stelle mir schon die nächste virale Pandemie eines respiratorischen Erregers vor und wie schon Wochen nach dem ersten Ausbruch hochwirksame Nasensprays mit neutralisierenden IgM-Antikörpern vor der sonst fatal verlaufenden Erkrankung schützen.
      Anstatt „To be or not to be“ sagt man dann vielleicht „To spray or not to spray“

      • Es gibt ein neues Paper, dass deine Wangen glühen lässt. 😉 Aktive lokale Impfung der Nasenschleimhaut von Mäusen mit einem Nasenspray und einem Vektorimpfstoff. Als Vektor wurde der Parainfluenza virus 5 benutzt.

        Dong An et al. (2021) Protection of K18-hACE2 mice and ferrets against SARS-CoV-2 challenge by a singledose mucosal immunization with a parainfluenza virus 5–based COVID-19 vaccine. Science Advances, 7 (27): eabi5246 DOI: 10.1126/sciadv.abi5246

  4. Danke, ein interessanter Artikel!

    @Herr Reck ich dachte erst, der Kommentar würde sich gegen die Forschung allgemein richten. Aber ach gottchen, wie niedlich, um die Schreibweise ging es.

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