Was sind die genetischen Grundlagen, die dazu führen, dass manche HIV-Patienten breit wirksame Antikörper produzieren, die in der Lage sind, fast alle bekannten Virenstämme zu neutralisieren? Welche Mechanismen stören das immunologische Gleichgewicht bei der Multiplen Sklerose und wie sind unterschiedliche Immunzellen daran beteiligt?

Für die Beantwortung dieser und vieler anderer Fragen erhielten junge Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aus unterschiedlichen Schweizer Forschungsinstitutionen und Spitälern den Pfizer Forschungspreis 2020. Der Preis ist eine Anerkennung ihrer hervorragenden wissenschaftlichen Leistung und soll sie dabei unterstützen und ermutigen, ihre Arbeiten in der medizinischen Forschung weiterzuführen.

Effektive Antikörper-Antworten

Weil sich HI-Viren ständig verändern und gut verstecken, laufen die Abwehrversuche menschlicher Antikörper zumeist ins Leere. Wenige HIV-infizierte Menschen produzieren jedoch breit wirksame Antikörper, die in der Lage sind, fast alle bekannten Viren-Stämme zu neutralisieren.

Für Wissenschaftler sind genau diese Antikörper von ausserordentlichem Interesse, da ihre Abwehrstrategien als Grundlage für die Entwicklung von einem wirksamen Impfstoff gegen HIV dienen könnten.

Das Forschungsteam mit Roger Kouyos und Claus Kadelka wollte die genetischen Faktoren erforschen, die für die Entwicklung von solchen breit wirksamen HIV-Antikörpern verantwortlich sind.

Für ihre Studie nutzten die beiden Forscher Blutproben und klinische Daten von über 4000 HIV-infizierten Personen der Swiss HIV Cohort Study und der Zurich Primary HIV Infection Study. Dabei fanden sie rund 300 potenzielle «Transmissionspaare», also Proben von je zwei Patienten, deren Virusgenome sich so ähnelten, dass von einer Infektion mit dem gleichen Virusstamm ausgegangen werden konnte.

Beim Vergleich der HIV-Antikörperreaktionen innerhalb dieser Paare traten ähnliche Muster auf. Bemerkenswerterweise zeigten dabei genetische Faktoren der Viren einen signifikanten Einfluss auf die Art der entwickelten Antikörperreaktionen.

Die Wissenschaftler entdeckten in ihrer Patientenkohorte zudem ein Transmissionspaar, bei dem beide Partner eine sehr ähnliche, effektive und breit wirksame Antikörperantwort aufwiesen. Gleichzeitig konnten sie eine systematische Strategie entwickeln, um zukünftig die Virusstämme zu suchen, welche solche effiziente Antikörperreaktionen auslösen können.

Die neuen Erkenntnisse zum Einfluss des viralen Genoms auf die Antikörperbildung, aber auch die Detektion eines Viren-Stamms, der diese effektive Antikörperantwort auslöst, sind möglicherweise eine Basis für eine zukünftige HIV-Impfstoffentwicklung.

Die Rolle der Gedächtniszellen

Multiple Sklerose (MS) ist eine chronisch-entzündliche Autoimmunerkrankung des zentralen Nervensystems (ZNS) und eine der häufigsten Ursachen neurologischer Störungen bei jungen Erwachsenen. Trotz grosser Forschungsanstrengungen liegen die Gründe für diese Erkrankung nach wie vor im Dunkeln. 

Hauptsächlich im Fokus steht die T-Zell vermittelte Autoimmunreaktion, bei der T-Zellen gegen Antigene im ZNS reagieren. Vermutet wird aber auch, dass neben T- auch B-Zellen bei der Aktivierung der Entzündungsprozesse eine wichtige Rolle spielen. Ivan Jelčić und Faiez Al Nimer von der Abteilung für Neuroimmunologie und MS Forschung am Universitätsspital Zürich sowie kollaborierende Wissenschaftler wollten wissen, welche Mechanismen das immunologische Gleichgewicht (Homöostase) bei MS stören und wie B- und T-Immunzellen an der Entstehung der Krankheit beteiligt sind.

Die Forschenden entwickelten zuerst ein experimentelles in vitro System, mit dem es möglich war, Veränderungen der Homöostase an menschlichen Blutproben zu untersuchen. Dabei zeigte sich eine erhöhte Zellteilungsrate von T-Zellen, speziell bei Patienten mit dem wichtigsten genetischen Risikofaktor der MS, HLA-DR 15. Die T-Zellvermehrung war von der Interaktion mit Gedächtnis-B-Zellen abhängig. So führte die Elimination der B-Zellen zu einer deutlichen Hemmung der T-Zell-Aktivität bei MS-Patienten.

Aufgrund der Befunde der Forschenden, ist das Zusammenspiel dieser beiden Zelltypen der Schlüsselaspekt für die gesteigerte T-Zellvermehrung bei MS Patienten. Weitere Untersuchungen führten zum Nachweis dieser T-Zellen in aktiven Gehirnläsionen von MS Patienten und zur Identifikation eines neuen Ziel-Antigens, welches hauptsächlich in B-Zellen und im Gehirn exprimiert wird.

Die Ergebnisse dieser Untersuchungen beantworten wichtige Fragen zur Interaktion zwischen B-Zellen und T-Zellen. Sie bieten eine mögliche Erklärung dafür, warum die Behandlung mit B-Zell-depletierenden Substanzen bei MS wirksam ist und könnten damit den Weg zu weiteren, präziseren Behandlungen der Multiplen Sklerose ebnen.