Erworbene u. angeborene Immunität, 
Funktionsweise des Impfens, 
neue Impfstoffe ( Gentechnik )

Angeborene und Erworbene Immunität

Unsere Umwelt enthält eine große Anzahl von Viren, Bakterien, Pilzen und Parasiten. Sie alle können krankhafte Schädigungen hervorrufen und im Falle einer unkontrollierten Vermehrung können sie ihren Wirt sogar töten. Unter normalen Umständen allerdings sind Infektionen meist zeitlich begrenzt und nur sehr selten werden bleibende Schäden verursacht. Dies ist dem Immunsystem  zu verdanken, welches in der Lage ist, die Krankheitserreger zu bekämpfen. Es lässt sich in 2 funktionelle Untereinheiten unterteilen, nämlich in das angeboren und das erworbene Immunsystem. Die angeborene Immunität ist die erste Verteidigungslinie - die meisten Krankheitserreger werden unschädlich gemacht, bevor sie eine erkennbare Infektion verursachen können. Gelingt es ihnen jedoch diesen ersten Verteidigungswall zu überwinden, kommt das erworbene Immunsystem zum Einsatz. Das auch adaptive genannte System reagiert spezifisch auf jeden einzelnen Krankheitserreger, wodurch dieser normalerweise unschädlich gemacht wird. Darüber hinaus merkt sich das erworbene Immunsystem diesen Erreger und kann so verhindern, dass bei einem zweiten Kontakt keine Krankheit ausbricht.
Z.B. hinterlassen Krankheiten wie Masern und Diphtherie eine lebenslange Immunität nach einmaliger Infektion. Das angeboren wie auch das erworbene Immunsystem bestehen aus einer Vielzahl von Molekülen und Zellen, die über den ganzen Körper verteilt sind.
Die wichtigsten Zellen sind die Leukozyten (=weiße Blutkörperchen), die  2 große Kategorien bilden:

1. Phagozyten (=Fresszellen): Sie sind ein Teil des angeborenen Immunsystems und können Fremdkörper aufnehmen und verdauen.

2. Lymphozyten: Sie vermitteln die erworbene Immunität und sind unter anderem auch zur Bildung von Antikörpern fähig.

  (aus „Kurzes Lehrbuch der Immunologie“)

Organe des Immunsystems  

Ÿ Haut, Schleimhaut und Darmbakterien bilden die erste Verteidigungslinie des Immunsystems.
Ÿ Das Knochenmark ist die Produktionsstädte aller Abwehrzellen
Ÿ In Thymusdrüse, Milz, Mandeln und einigen Darmbakterien werden die Abwehrzellen für ihre unterschiedlichen Aufgaben               vorbereitet.
Ÿ Die Lymphknoten sind als Art Kontrollposten überall im Körper verteilt.  

  (aus „Immunsystem stärken und schützen“)

Angeborenes Immunsystem

Die äußere Oberfläche des Körpers stellt eine wirksame Barriere dar, denn die meisten Krankheitserreger können eine gesunde Haut nicht durchdringen. Die meisten Infektionen dringen durch die Epitheloberfläche des Darms, der Lungen und des Harn- und Geschlechtstraktes in den Körper ein. Verschiedene physikalische und biochemische Vorgänge schützen diese Stellen besonders.
Als Beispiel dafür steht das Lysozym - ein Enzym, das in verschiedenen Sekreten vorkommt und Zellwände von Bakterien zerstören kann.

Phagozyten

Durchdringt ein Fremdkörper die Epitheloberfläche, so stößt er auf Phagozytenzellen. Diese bestehen aus vielen verschiedenen Typen, leiten sich aber von gemeinsamen Stammzellen aus dem Knochenmark ab. Ihre Aufgabe ist, alle nicht-körpereigenen Partikel zu „fressen“ und somit unschädlich zu machen. Zu diesem Zweck sind sie an strategisch wichtigen Stellen postiert, wo sie solche Partikel abfangen können (z.B. in der Leber).
Granulozyten, Makrophagen und Monozyten sind im Blut vorkommende Phagozyten.  Alle drei Zellarten sind in der Lage, auf einen entsprechenden Reiz hin aus den Blutgefäßen ins Gewebe auszuwandern. Untereinander weisen sie nur kleine Unterschiede auf: Der vielkernige Granulozyt ist eine kurzlebige Zelle und er tötet Fremdorganismen ab, die für die Aufnahme von Makrophagen zu groß sind.
Aus den Monozyten entwickeln sich später Makrophagen.

(aus „Kurzes Lehrbuch der Immunologie“)

Natürliche Killerzellen

Natürliche Killerzellen (NK) sind spezielle Leukozyten. Sie haben die Fähigkeit, Oberflächenveränderungen auf virusinfizierten Zellen zu erkennen. Die NK-Zellen lagern sich an diese Zielzellen an und können sie töten. Die NK-Zellen werden von Interferonen, die von virusinfizierten Zellen selbst gebildet werden, aktiviert.
Abgesehen von der Wirkung auf NK-Zellen, schaffen Interferone auch eine erhöhte Virusresistenz in nichtinfizierten Zellen. Im Verlauf einer Infektion werden Interferone sehr frühzeitig gebildet und stellen die erste Abwehrlinie gegen viele Viren dar.

(aus „Immunologie“)

T-Zellen

Die T-Zellen steuern die meisten Abwehrvorgänge und sind besonders wichtig bei der Bekämpfung von Viren und Krebszellen. Sie unterstützen die Fresszellen und andere Abwehrzellen bei ihrer Arbeit. T-Zellen werden ihrer Aufgabe entsprechend in folgende Gruppen unterteilt:

T-Helferzellen regen nach dem Kontakt mit den Fremdkörpern andere effektiver wirkende Abwehrzellen an.

T-Unterdrückerzellen kontrollieren die Abwehrreaktion: Sie bremsen diese, wenn sie zu stark werden, oder wenn alle Fremdkörper vernichtet sind.

T-Killerzellen sind spezialisiert auf die Vernichtung von Krebszellen und virusinfizierten Zellen. Doch auch andere körperfremde Zellen werden von ihnen attackiert und aufgelöst.

(aus „Immunsystem stärken und schützen“)

Das Komplementsystem

Das Komplementsystem gehört zur angeborenen Abwehr. Es unterstützt die Lyse, Chemotaxis und die Opsonisierung und sie dient dazu, eine Entzündung unter Kontrolle zu halten.
Die Lyse ist der Vorgang, bei dem die Zellmembranen der Bakterien aufgelöst werden. Durch diese Reaktion werden Stoffe frei, die die Phagozyten an den Reaktionsort locken - Chemotaxis.
Für den Zugriff der Phagozyten, muss die Oberfläche der Bakterien aber erst verändert werden. Diese Vorbereitung bezeichnet man als Opsonisierung.

(aus „Immunologie“)

Erworbene (adaptive) Immunität

Die Besonderheit dieser Abwehr ist die Spezifität und das Gedächtnis. Die Immunantwort erfolgt viel schneller, intensiver und ist genau gerichtet.
Es gibt hierbei prinzipiell 2 Arten von Abwehrreaktionen:

Œ  humorale Abwehr

Dabei werden die Erreger durch sogenannte Antikörper (Immunglobuline) vernichtet. Diese Abwehrstoffe werden von B-Lymphozyten gebildet. Beim ersten Kontakt mit dem Erreger haben diese Lymphozyten jedoch noch keine „Bauanleitung“, wie ein passender Antikörper aufzubauen ist. Bis sie diese herstellen können vergehen einige Tage und genau in dieser Zeit kann es   passieren, dass eine Krankheit ausbricht. Haben die Lymphozyten aber einmal einen bestimmten Antikörper erzeugt, merken sie sich diesen. Und auch das Aussehen des Erregers behalten sie im „Gedächtnis“. (immunologisches Gedächtnis; Memory)!          Kommen die Zellen dann mit dem selben Erreger ein zweites Mal in Kontakt, werden sofort die B-Lymphozyten angeregt sich zu teilen. Mit dem dieses Mal vorhandenen Bauplan werden darauf die passenden Antikörper in Massen produziert.
Die Neuproduktion von Antikörpern nach vorherigem Kontakt geht sehr schnell, sodass der Erreger keine Zeit hat, sich zu vermehren. Dadurch bricht die Krankheit nicht mehr erneut aus.

� zelluläre Abwehr

Bei dieser Form werden die Killerzellen aktiviert. Leukozyten (weiße Blutkörperchen) erkennen den Krankheitserreger und rufen andere Fresszellen zu Hilfe, um die Eindringlinge gemeinsam zu vernichten. Diese werden regelrecht verschlungen, wobei die Blutkörperchen sogar selbst zu Grunde gehen können.

(aus „Immunsystem stärken und schützen“)

Antigene

Alle Zellen unseres Körpers tragen auf ihrer Oberfläche ein ganz bestimmtes „Muster“, mit dem sie sich als körpereigen ausweisen können. Alle nicht-körpereigenen Stoffe aber haben andere solcher „Muster“ und die werden vom Immunsystem als fremd angesehen. Diese Moleküle an der Zelloberfläche werden als Antigene bezeichnet und sie sind der eigentliche Auslöser dafür, dass eine Immunreaktion überhaupt in Gang gesetzt wird.
Die Antigene dienen auch als Andockstelle für die Abwehrzellen. Als Antigene können Peptide, Proteine, Polysacharide und Polynukleotide wirken.

Antikörper

Die von den B-Lymphozyten produzierten Antikörper, auch Immunglobuline genannt, sind unsere eigentlichen Abwehrwaffen. Als gelöste Eiweißmoleküle (Glykoproteine) kommen sie millionenfach im Blut und der Lymphflüssigkeit vor.
Der Antikörper erkennt alle Antigene die exakt zur eigenen Struktur passen (Schlüssel-Schloss-Prinzip). Mit diesen Antigenen verbinden sie sich und bereiten so deren Vernichtung vor.

   


Der Aufbau:

Alle Antikörper haben  die Form eines „Y“, und unterscheiden sich nur in der Oberflächenstruktur der Y-Schenkel. Sie bestehen also aus 2 Teilen - einer leichten und einer schweren Kette (Polypeptidketten), die durch Disulfidbrücken verbunden sind (rot). Beide Ketten weisen jeweils einen variablen (N) und einen konstanten (C) Teil auf. Der variable Abschnitt bildet die Komplementärstruktur zu den Antigenen. Bei der Immunabwehr verbindet sich der variable Abschnitt mit der sogenannten determinanten Gruppe des Antigens (Epitop genannt).

Funktionsweise des Impfens

Ein Teil der heutigen Impfstoffforschung ist es, die vorhandenen Impfstoffe zu verbessern, ihre Spezifität zu erforschen und mögliche Nebenwirkungen ausschalten. Zum Beispiel wenn ein Impfstoff gegen ein Antigen reagieren soll, versucht man, dass er nur den Krankheiterreger und keine anderen Zellen schädigt. 

Aus den Ergebnissen der Impfstoffforschung und dem genauen Kennen bestimmter Krankheiten sind wiederum neuartige Ansätze hervorgegangen. So kann man die Aktivität spezifischer Moleküle gezielt „steuern“, um die Reaktion des Immunsystems bei Allergien, Autoimmunkrankheiten und Abstoßreaktionen zu hemmen.

Andererseits werden Therapien entwickelt, welche die körpereigene Abwehr bei AIDS und Krebs verstärken soll.
Im allgemeinen gibt es zwei Möglichkeiten, das Immunsystem für therapeutische Zwecke zu nutzen:
                    gezielt
                    oder auf breiter Front.

Gewisse Reaktionen sind antigenspezifisch, das heißt, bestimmte T – Zellen, das sind Lymphozyten, die aus dem Knochenmark stammen und während seiner Entwicklung den Thymus passieren und die über spezifische Rezeptor mit Antigenpeptiden interagieren, oder Antikörper reagieren auf ein genaues Ziel – einen eingedrungenen fremden Stoff oder Organismus. T – Zellen vermitteln dabei die zelluläre oder humorale Immunantwort. Antikörper sind nach Antigenkontakt von Lymphozyten produzierte Moleküle, welche die Eigenschaft besitzen, sich mit dem auslösenden Antigen ( meist aus Aminosäuren oder Kohlehydrate bestehende Makromoleküle, die oft in Form von zellulären Oberflächenstrukturen auftreten und im Körper von Organismen Immunreaktionen auslösen) spezifisch zu binden.

Die andere Form der Abwehrreaktion ist nicht antigenspezifisch, das heißt, dass hier keine T – Zellen oder Antikörper auf ein präzises Ziel reagieren. Sie umfasst hormonähnliche Substanzen – sogenannte Cytokine – oder antibakterielle Peptide. Solche Moleküle können Bakterienzellwände zerstören, Viren an der Vermehrung hindern oder auf andere Weise die Biochemie
(Gesamtheit der chemischen Vorgängen in Lebewesen) der Krankheitserreger durcheinanderbringen.

Die therapeutische Verwendung der antigenspezifischen Strategie ist wohlbekannt, denn darunter fällt eine der stärksten Waffen der Medizin: Impfstoffe gegen Infektionskrankheiten. Der Schlüssel zu ihrem Erfolg liegt im bemerkenswerten Gedächtnis des Immunsystems. Es kann nicht nur fast jeden Eindringling erkennen und zerstören, sondern kann sich auch jahrzehntelang an die meisten seiner früheren „Feinde“ erinnern. Erhält jemand eine Dosis eines abgeschwächten ansteckenden Erregers, so antwortet der Körper mit der Produktion von Antikörpern und T – Zellen, die schließlich den Erreger töten. Nach dem erfolgreichen Vorgang der Verteidigung gegenüber dem „Feind“ bleiben die zuständigen Antikörper und T – Zellen in Alarmbereitschaft das heißt sie immunisieren den Körper gegen spätere und wahrscheinlich gefährliche Begegnungen mit dem gleichen Erreger.

Manche Impfungen sind seit Jahrhunderten bekannt und gebräuchlich. Schon der römische Gelehrte Plinius der Ältere 
(23 bis 79 n.Chr.) meinte, die Leber tollwütiger Hunde könne vor Tollwut schützen. Und jahrhundertelang nahmen die Ärzte in Asien getrocknete Krusten von Pusteln Pockenkranker und rieben sie Kindern in die Haut oder ließen sie durch die Nase inhalieren. Viele der Behandelten wurden immunisiert, doch einige erkrankten erst recht. Erst 1796 nutzte der britische Arzt Edward Jenner einen verwandten Erreger, das Kuhpocken – Virus, zur wirksamen und sicheren Pockenimpfung.

Um die Jahrhundertwende wurden die Herstellungsverfahren für Impfstoffe aus lebendigen oder toten Krankheitserregern etwas präziser. Man züchtete Mikroben ( mikroskopisch kleine pflanzliche oder tierische Lebewesen) im Labor und verabreichte kleine Dosen des abgetöteten oder abgeschwächten Erregers als Impfstoff. Doch damit war die Sicherheit und Reinheit des Produkts nicht immer garantiert. Oft gab es Nebenwirkungen und manchmal brach beim Geimpften sogar die Krankheit selbst aus.

Nach diesen Fortschritten kam die Forschung nur noch mühsam voran. Erst im vergangenen Jahrzehnt wurde sie wieder intensiver. Mit molekularbiologischen Verfahren ( Molekularbiologie = Forschungszweig der Biologie, der sich mit den chemischen – physikalischen Eigenschaften organischer Verbindungen im lebenden Organismus beschäftigt ) lässt sich rasch die kritische genetische Komponente eines Erregers lokalisieren und isolieren. Die Proteine, für die diese Gene codieren, kann man dann in reiner Form und in großer Menge herstellen und schließlich Menschen mit dem kompletten Erreger impfen. Und erweist sich irgendein Protein in einem potentiellen Impfstoff als schädlich, vermag man es nun leicht zu entfernen oder zu ändern. Durch die „reinen Impfstoffe“ ist für den Menschen ein großes Risiko ausgeschaltet worden, denn nun sind keine lebendigen Impfstoffe im Einsatz, die gefährlich werden könnten. Spezifität macht einen Impfstoff wirksamer. Mittels monoklonaler Antikörper ( Homogener Antikörper, der von einem B–Zell–Klon ( meist als Hybridom ) produziert wird ) lässt sich die empfindliche Stelle, in der man ein Bakterium oder einen Virus töten kann, die sogenannte Neutralisierungsdeterminante, aufspüren. Die meisten vom Körper gegen eine Erreger – etwa einem Grippe – Virus – produzierten Antikörper sind nämlich unwirksam – Sie richten sich gegen Proteine, über deren Besetzung der Eindringling sich nicht unschädlich machen lässt. Nur wenige Antikörper zielen auf eine echte Schwäche im Verteidigungssystem des Erregers. Wenn daher jemand mit dem Protein geimpft wird, aus denen sich die Neutralisierungsdeterminante zusammensetzt, produziert er vermehrt Antikörper dagegen und vermag die Krankheit besser abzuwehren.

Parallel zur Konstruktion hochspezifischer Impfstoffe hat man zudem wirksamere Immunisierungsmethoden entwickelt. Beispielsweise können Killerzellen auf ein Antigen erst reagieren, wenn es von einer spezialisierten Zelle aufgenommen, bearbeitet und zusammen mit einem MHC Molekül auf der Zelloberfläche präsentiert wird. Damit dies früher gewährleistet werden konnte, musste man den Impfstoff aus lebenden abgeschwächten Organismen oder Viren herstellen -  ein Verfahren, das nicht ohne Risiko ist.

Mit neuartigen Hilfssubstanzen zur Verstärkung der Immunantwort lässt sich dieses Problem umgehen – Sie stellen sicher, dass das Antigen von der richtigen Immunzelle sozusagen gesehen und erkannt wird. Man kann es dazu in winzigen Kapseln aus Fettmolekülen (Liposomen) einschließen, die werden nun im Körper von Makrophagen oder anderen spezialisierten Zellen des Immunsystems verschlungen. Das heißt sie werden stückweise präsentiert und sie werden von T – Zellen umringt, wie ein Star von Fans.

Bei einem weiteren zufällig entdeckten Verfahren ruft man eine Killerzellenantwort mittels DNA ( Desoxyribonukleinsäure ) hervor, die für ein Fremdprotein codiert; diese wird einfach in einen Skelettmuskel injiziert oder mittels Gen – Gun in die obersten Zellen der Haut geschossen. Zwar versteht man die Wirkungsweise noch nicht ganz, aber es scheint zu funktionieren. Die mit der DNA beschossenen oder injizierten Zellen dienen als Fabriken, in denen Antigene produziert, bearbeitet und zusammen mit MHC – Molekülen präsentiert werden. Die Zellen stellen Fremdproteine aufgrund der Anweisungen der injizierten DNA her und bieten es dann den T – Zellen in einer für sie erkennbaren Form an. Durch diese Abwehrreaktion erzielt man eine Immunität die jahrzehntelang halten kann und beim Eindringen eines Antigens erkennen die Memory Zellen sofort die Oberflächenstruktur, die gespeichert ist. Und nun beginnt wieder die Immunreaktion.

Trotz dieser Fortschritte vermögen viele Mikroorganismen das Immunsystem weiterhin zu überlisten. Beispielsweise ändert der Malaria – Erreger, ein parasitischer Einzeller, durch Umorganisieren seiner genetischen Ausstattung ständig sein Äußeres und entgeht dadurch dem Zugriff. Selbst bei genauer Kenntnis der Struktur solcher wandlungsfähigen Organismen und entsprechenden Impfstoffen wird es immer Erreger geben, die gegen die Immunisierung ihres Wirts resistent sind.

Die bisher beschriebenen Impfstoffe dienen der Verhütung von Krankheiten. Sie werden schon vor dem Kontakt mit einem Krankheitserreger verabreicht. Doch auch bei der Entwicklung von Impfstoffen, die zur Heilung dienen können, profitiert man von den jüngsten Fortschritten der Molekularbiologie. Ein Beispiel bietet die Immuntherapie für Patienten, die gegen Pollen oder tierisches Eiweiß allergisch sind. Bei der traditionellen Desensibilisierung ( unempfindlich machen ) verabreicht man zunächst ein Allergen – etwa einen Pollenextrakt – in stark verdünnter Form und erhöht allmählich die Konzentration. Diese klassische Therapie vermag zwar die Empfindlichkeit, die Sensibilität, des Allergikers zu senken, aber sie hilft nur bei manchen, und ihre Wirkweise ist nach wie vor umstritten.

Raffinierter wäre es, die an der Reaktion beteiligten Antikörper zu entwaffnen. Die beschriebene Allergie entsteht normalerweise durch Überproduktion von Antikörpern ( sogenannte Immunglobuline ) der Klasse E. Logischerweise sollte man also versuchen, die IgE – Produktion und die IgE-bedingten Reaktionen zu unterdrücken.

Wie man weiß, fördern zwei von T – Zellen produzierte chemische Botenstoffe, Interleukin 4 und Interleukin 5, die IgE-Produktion. Da viele Allergene auffallend stark die Bildung dieser Stoffe zu fördern vermögen, könnte man Vakzine ( Impfstoffe aus lebendigen oder toten Krankheitserregern) zur Blockade von Interleukin 4 und 5 herstellen. Für den Erfolg dieses Ansatzes sprechen Laborexperimente an Mäusen: Nager, die kein Interleukin 4 mehr produzieren, sind auch unfähig, IgE herzustellen. Doch das fehlen der IgE kann negative, noch unbekannte Auswirkungen haben. Zum Beispiel wirkt IgE gegen Würmer und Parasiten und wenn die IgE nicht mehr vorhanden sind, fehlt den Eindringlingen ein Feind und sie können sich vermehren – Ein nicht zu vernachlässigbares Problem. ( Dr. Sepp Thalhamer)

Ein weiterer chemischer Botenstoff, das Gamma-Interferon, regt die Produktion von Molekülen an, welche die Bildung von Interleukin 4 und Interleukin 5 hemmen. Darum könnten künftige Impfstoffe zur Behandlung IgE-abhängiger Allergien einen Wirkstoff enthalten, der speziell die Produktion von Gamma – Interferon anregt.

Auch bei Organtransplantationen gilt es, die Immunantwort zu hemmen. In diesem Fall will man beim Organempfänger eine spezifische Immuntoleranz für die Antigene des Spenders erzeugen oder –bei Knochenmarkstransplantationen die vom Spendermark produzierten Lymphocyten davon abhalten, den Empfänger anzugreifen. Man weiß, dass dies beim Menschen prinzipiell möglich ist, denn zweieiige Zwillinge, die im Mutterleib einen gemeinsamen Blutkreislauf hatten, akzeptieren das Gewebe des anderen.

Die bisher erfolgreichste Immunstrategie gegen Abstoßungserscheinungen besteht im Verabreichen monoklonaler Antikörper, die sich gegen die Abwehrzellen richten. In der Tat zielt der erste als Medikament eingetragene monoklonale Antikörper auf den konstanten Teil des Antigenrezeptors von T-Zellen , die für das Abstoßen von Nierentransplantaten verantwortlich sind. (Dieser konstante Teil ist bei allen T- Zellen gleich, während der variable die so umfassende Vielfalt und Spezifität der Antigen – Erkennung ermöglicht.) Leider hat das Medikament einen großen Nachteil: Es hemmt zwar die Abstoßung der transplantierten Niere, legt aber zugleich sämtliche T – Zelle –Funktionen lahm. Sollte in dieser Zeit ein Krankheiterreger eindringen, so wäre der Körper hilflos dem Erreger ausgesetzt, denn die Immunantwort stoppt ab dem Zeitpunkt, wo die T-Zellen ins Spiel kommen würden.

Darum konstruiert man derzeit monoklonale Antikörper, die spezialisierter die unerwünschte Abwehr unterdrücken. Manche zielen auf die als Hilfsrezeptoren dienenden CD4 – oder CD8 Moleküle von T-Zellen, andere auf Interleukin-Rezeptoren. Einige dieser Antikörper sollen bereits bei ersten Versuchen an Patienten positiv gewirkt haben.

Therapeutische AIDS – Impfstoffe:

Im Falle von Autoimmunität, Abstoßung und Allergie muss die Immunreaktion gezügelt und umdirigiert werden. Bei AIDS und Krebs ist es umgekehrt, hier gilt es, die Immunreaktion zu verstärken. Im verzweifelten Kampf gegen die Tücke des AIDS – Erregers, des HIV – Virus, sucht man neben vorbeugenden Impfstoffen auch therapeutische zu entwickeln. Obwohl die  Experimente noch keinerlei klinischen Nutzen zeigen, haben sie der Forschung interessante Perspektiven geöffnet.

Ein Ansatz besteht darin, die viralen Hüllproteine von HIV – gp120 (für: Glykoprotein mit dem Molekulargewicht 120 000 ) oder gp160 (eine Kombination aus gp120 und gp41) Infizierten zu verabreichen, die noch keine Krankheitssymptome haben. Wie erstmals am Walter-Reed- Forschungsinstitut der US – Armee in der Bundeshauptstadt Washington gezeigt wurde, kann dieses Verfahren die Immunantwort auf das Virus verstärken. Man findet vermehrt Antikörper, die das Hüllprotein sowie anderer HIV – Varianten neutralisieren. Normalerweise geht nach einer HIV – Infektion die Anzahl der sogenannten CD4-T-Zellen, an die das Virus mit seinen Hüllprotein andockt, stark zurück. Nach einigen Berichten  zufolge bremst die Impfung mit dem gp 160 – Protein die drastische Abnahme der T4-Zellen.

Ein zweiter interessanter Weg zu einem therapeutischen HIV–Impfstoff führt über die Autoimmunität. Norman L. Letvin von der Harvard-Universität in Cambridge injizierte Makaken rekombinante (neu zusammengesetzt) CD4-Moleküle, um die Infektion zu blockieren. Die Affen produzierten Antikörper dagegen (Bild 2 rechts). Diese scheinen keinen Einfluss auf die normale Funktion von T4-Zellen zu haben, hemmen aber im Reagenzglas die Vermehrung von HIV und SIV ( das S steht für englisch simian, Affe). Allem Anschein nach wirken die Antikörper, indem sie die virale Bindungstelle auf der CD4-T-Zelle blockieren und dadurch den Erreger am Eintritt in die Zelle und somit an deren Zerstörung hindern. Außerdem sank nach Impfung SIV-infizierter Affen mit rekombinanten CD4-Molekülen in einem Zeitraum von bis zu vier Monaten die Zahl der Viruspartikel im Blut deutlich ab, oder sie verschwanden ganz. 

Diese Impfmethode ist nach unserer Ansicht eine der Zukunftsträchtigsten gegen HIV, denn hier wird das übrige Immunsystem nicht in Mitleidenschaft gezogen.  

(aus "Spektrum der Wissenschaft; Spezial: Immunsystem")

Neue Impfstoffe durch Gentechnik

Bald wird es keine Medikamente mehr geben, die nicht in geringster Form mit Hilfe von Gentechnik hergestellt wurden. Viele Produkte der Pharmaindustrie könnten ohne Gentechnik weder in ausreichender Qualität oder Quantität hergestellt werden.

Wodurch ist Gentechnik möglich?

Gentechnik ist nur möglich, weil alle Lebewesen den selben genetischen Code besitzen. Dadurch können auch z.B. Bakterien die gespeicherte Erbinformation von Menschen entziffern. Diese Erbinformation ist nichts anderes als die Bauanleitung für bestimmte Proteine.

Methoden der Gentechnik:

Das DNS-Klonen in Bakterien ist wohl eine der wichtigsten Methoden der Gentechnik. Die Klonierung ist die Übertragung und anschließende Vermehrung eines DNS-Abschnitts mit Hilfe von Wirtszellen (meist Bakterien). Damit diese Bakterien die fremde DNS aufnehmen, muss sie jedoch in bakterielle DNS eingefügt werden. Plasmide sind dafür besonders gut geeignet.
(Plasmid = ringförmige, bakterielle DNS zum Austausch von Informationen zwischen Bakterien)

Bevor Gentechniker mit ihrer Arbeit beginnen können, müssen sie zuerst große Mengen an Plasmid-DNS gewinnen. Dies kann durch Züchtung aus Bakterienkulturen geschehen.

Nun kommen Restriktionsenzyme zum Einsatz. Sie zerschneiden die Plasmid DNS an bestimmten Stellen, an denen dann die fremde DNS angehängt wird. Die DNS die eingefügt werden soll, wird mit dem selben Restriktionsenzym geschnitten, um die gleichen Enden zu erhalten, die zueinander passen. Anschließend wird die fremde und die bakterielle DNS zusammengemischt und mit sogenannten Ligasen “verklebt“. Restriktionsenzyme und Ligasen sind nicht im Reagenzglas entstanden, sondern sind natürlichen Ursprungs.
Das Ergebnis dieser Manipulation ist die rekombinante DNS (neu kombinierte DNS). Diese kann nun wieder in ein Bakterium eingepflanzt werden.

Es nehmen jedoch nicht alle Bakterien die neue DNS auf, sondern nur ein geringer Teil, der später herausselektioniert werden muss. Dies geschieht dadurch, dass man Plasmid-DNS verwendet, die eine Antibiotikaresistenz (“Markergen“) besitzen. Dieses Antibiotikum wird nun mit den Bakterien vermischt, sodass nur Zellen überleben, die die rekombinante DNS aufgenommen haben. Nun wird durch  Klonen der Bakterienzellen die gewünschte DNS vervielfältigt.

Die DNS Analyse

Bei der DNS-Analyse wird von Forschern die Abfolge der DNS-Bausteine Adenin, Guanin, Thymidin und Cytosin bestimmt. Dies wird auch Sequenzierung genannt. Wenn nun die Sequenzierung abgeschlossen ist, dann kann man verschlüsselte Gene identifizieren. Die Sequenzierung des Gesamtgenom des Menschens  wird vom “Human Genome Project“ (HUGO) durchgeführt. Das heißt also, dass die gesamte Erbinformation des Menschen entschlüsselt wird. Mittlerweile jedoch ist ein Privater bereits mit der Sequenzierung zu 99% fertig, will aber nun ein Patentrecht auf diese Errungenschaft haben.
Diese Folge von den vier DNS-Bausteinen A, T, G und C besteht aus rund einer Milliarde Buchstaben. Weil nun durch diese Folge von A, T, C und G´s Gene entschlüsselt werden können, kann man auch ihre Funktion erforschen. Dadurch kann man nun Fehlfunktionen wie z.B. Erbkrankheiten verhindern bzw. beseitigen.  

Darf man aber einfach in die Erbinformation des Menschen eingreifen und sie manipulieren?

Mit dieser Frage beschäftigt sich unter anderem das NIH (das National Institute of Health). Die NIH stellt in den U.S.A.Richtlinien auf, die die Anwendung der Gentechnik beschränken.

Gentechnisch hergestellte Medikamente und Impfstoffe

Mit Hilfe der Gentechnik können wichtige Proteine, die eine Heilwirkung bei Viruserkrankungen haben, in großen Mengen hergestellt werden. Diese Proteine könnten durch Impfungen vor Krankheiten schützen.
Bisher wurden Wirkstoffe für Arzneimittel aus tierischen oder pflanzlichen Geweben oder Mikroorganismen gewonnen bzw. chemisch-synthetisch hergestellt.
Diese Wirkstoffe sind Proteine, die in gewissen Ausmaßen im Menschlichen Körper vorhanden sind.
Die Herstellung dieser Proteine ist nur möglich, weil jedes Protein ein Produkt eines Gens ist, das in Bakterien verpflanzt werden kann. Diese Proteine können wieder aus den Bakterien isoliert werden und als Medikamente oder Impfstoffe verwendet werden.

Menschliche Proteine als Arzneimittel

Proteine haben eine große Bedeutung für das organische Leben. Beim Menschen sind ungefähr 100.000 verschiedene Proteine dafür zuständig, alle Zellen, Gewebe und Organe am Leben zu erhalten. Nun kann man mit Hilfe der Gentechnik Proteine zur Heilung von Krankheiten verwenden.
Teilweise ist dies auch ohne die Gentechnik möglich, jedoch ist es viel teurer und die Gefahr der Krankheitsübertragung ist gegeben. Tierische Proteine könnten z.B. auch allergische Reaktionen hervorrufen.
Durch die Gentechnik kann man nun auch menschliche Proteine gewinnen, vermehren und als Heilmittel einsetzen. Die meisten Proteine mit einer heilenden Wirkung sind im menschlichen Organismus nur in kleinen Mengen vorhanden, die zur Abwehr von Krankheitserregern nicht ausreichen. Ohne die Gentechnik wären viele dieser Proteine überhaupt nie entdeckt worden.

Kinderkrankheiten wie Masern, Windpocken und Mumps bekommt jedes Kind maximal einmal. Das Immunsystem dieser Kinder lernt aus der Krankheit, sodass sie nicht noch einmal ausbricht. Andere Krankheiten merkt sich das Immunsystem durch "Memory-Zellen" (Gedächtniszellen) weniger lang, und so kann die Krankheit nach einiger Zeit wieder ausbrechen.
Nun gibt es die Möglichkeit den Menschen immun zu machen, indem man ihn abgetötete oder abgeschwächte Viren mit der Spritze injiziert. Diese Krankheitserreger sind nicht mehr in der Lage, die Krankheitserreger ausbrechen zu lassen. Jedoch reicht es sehr wohl für die Memory-Zellen, um sich den Virus zu merken, sodass er sich für einige Jahre nicht mehr durchsetzen kann. Genau dies geschieht bei einer Schutz- oder Schluckimpfung, bei der man etwa 3-5 Jahre immun ist. Mit dieser Methode konnten schon viele schwere Krankheiten wie Keuchhusten oder Starrkrampf ausgerottet werden.

(aus „ Gentechnik in der Pharmaindustrie “)