Mit DNA-Molekülen gegen die Kontaktallergie

by | Jul 5, 2024

Fluoreszenzmikroskopie: Die Aptamere (hier pink markiert) wurden in Form einer Salbe auf die oberste Hautschicht aufgetragen und drangen auch in tiefere Hautschichten ein (Zellkerne: blau; Antigen-präsentierende Zellen: grün). Quelle. Marlene Gottschalk

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Forscher der Universität Bonn haben ein DNA-Molekül isoliert, das sich in Mäusen zur Bekämpfung von Kontaktallergien eignet.

Es wäre ein echter Durchbruch, wenn Aptamer-Cremes zur Behandlung verschiedener Hautkrankheiten eingesetzt werden können. Die Basis dafür haben nun Forscher der Universität Bonn geschaffen. Sie haben ein DNA-Molekül, das sogenannte Aptamer, isoliert und bei Mäusen erfolgreich zur Bekämpfung von Kontaktallergien eingesetzt. Konkret heftet sich das Aptamer an bestimmte Botenstoffe des Immunsystems, was sogar dann klappt, wenn es in Form einer Salbe auf die Haut augetragen wird. Die Ergebnisse sind nun in der Zeitschrift Molecular Therapies – Nucleic Acids erschienen.

„Heute lassen sich relativ einfach riesige Bibliotheken von Aptameren herstellen, deren Sequenz sich nach dem Zufallsprinzip unterscheidet“, erklärt Prof. Dr. Günter Mayer vom LIMES-Institut (das Akronym steht für „Life and Medical Sciences“) der Universität Bonn. „Manche dieser Bibliotheken enthalten millionenfach mehr potenzielle Wirkstoffe, als Menschen auf der Erde leben.“

Möchte man eine bestimmte Zielstruktur mit Aptameren hemmen, muss man sie lediglich als Angelhaken benutzen: Wenn man sie in den Mix eintaucht, bleiben daran genau die passenden Aptamerfäden hängen. „Wir haben auf diese Weise Aptamere isoliert, die sich an ein bestimmtes Immun-Protein namens CCL22 heften“, erklärt Mayer. „Diese Treffer haben wir dann chemisch modifiziert und so weiter optimiert.“

Lockstoff des Immunsystems

CCL22 ist ein sogenanntes Chemokin. Darunter versteht man Substanzen, die die Wanderung von Zellen im Körper steuern. Wenn etwa bestimmte Immunzellen Bausteine eines Bakteriums oder eines Virus aufspüren, schütten sie Chemokine aus und rufen damit die körpereigenen Abwehrtruppen zur Hilfe.

Ähnliches passiert auch bei Kontaktallergien: Dabei werden körpereigene Proteine durch das Allergen – etwa eine nickelhaltige Halskette – modifiziert. Diese eigentlich harmlosen Veränderungen werden vom Immunsystem als fremd erkannt, was unter anderem zur Ausschüttung von CCL22 führt. Das CCL22 lockt dann seinerseits sogenannte T-Zellen an, die daraufhin zum Ort des Geschehens wandern. Folge ist eine allergische Reaktion.

Aptamer-Salbe hilft Mäusen

„Wir haben nun Mäusen ein Aptamer gegen CCL22 verabreicht“, erklärt Mayers Kollegin Prof. Dr. Irmgard Förster. Die Wissenschaftlerin forscht am LIMES-Institut der Uni Bonn zum Thema „Immunologie und Umwelt“. „Das Chemokin wurde dadurch gewissermaßen blockiert. Bildlich gesprochen, konnte die Nase der T-Zellen den mit dem Aptamer verklebten Lockstoff nicht mehr wahrnehmen.“

Die allergische Hautreaktion ging daher nach der Behandlung mit dem Aptamer zurück. Erstaunlicherweise klappte das auch, wenn der Wirkstoff in Form einer Salbe auf die entzündeten Stellen aufgetragen wurde. „Wir konnten damit erstmals zeigen, dass sich Aptamere auch in dieser Form verabreichen lassen“, betont Mayer. Die Forscher wollen nun untersuchen, ob das Prinzip auch bei anderen Hautkrankheiten funktioniert. „Eventuell lassen sich auch Erkrankungen wie die Neurodermitis oder sogar bösartige Melanome mit speziellen Aptamer-Cremes gegen dieses oder andere Zielproteine behandeln“, hofft Förster. „Allerdings gelten unsere Ergebnisse bislang nur für Mäuse. Ob sich der Ansatz auch bei Menschen bewährt, bleibt abzuwarten.“

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Der Interventionsstudie ist eine intensive erste Projektphase vorangegangen, für die am IGZ in den vergangenen 30 Jahre eine umfassende Analytikplattform für sekundäre Pflanzenstoffe und ihre Abbauprodukte entwickelt wurde. Im Fall des Gemüsekohls geht es um die sogenannten Glucosinolate, die beim Verzehr enzymatisch zu gesundheitsfördernden Abbauprodukten, den Isothiocyanaten, umgewandelt werden können. Diese Substanzen haben entzündungshemmende, antikanzerogene und antimikrobielle Eigenschaften. Bisher wurden mehr als 100 verschiedene Glucosinolate in Pflanzen identifiziert, wobei die Wirksamkeit ihrer Abbauprodukte stark variieren kann.
Über 300 Kohlsorten kultiviert
Im Rahmen des Projekts SharpGreens kultivierte das Team von Projektleiterin Dr. Katja Witzel im letzten Jahr 300 Genbank- und 17 kommerzielle Kohlsorten am IGZ und analysierte die Glucosinolat-Gehalte und Abbauprodukte. Dabei wurden 24 Kohlsorten mit verbesserten Glucosinolat-Gehalten und gewünschten -Abbauprofilen identifiziert. Diese stammen aus verschiedenen Regionen, darunter Kohlrabi aus der ehemaligen DDR, Blumenkohl-Sorten aus Italien, Weißkohl aus Japan und Spanien, Grünkohl aus Schweden und bulgarischer Rotkohl. Zur weiteren Aufklärung des enzymatischen Glucosinolat-Abbaus wurde das Proteom aller Kohlsorten am IGZ analysiert und ergänzend dazu eine genomweite Assoziationsstudie vom Projektpartner Leibniz-Institut für Pflanzengenetik und Kulturpflanzenforschung (IPK) durchgeführt.
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Bewusstsein für Vielfalt fördern
Die Forschungsergebnisse sollen anschließend über verschiedene Formate wie Kochevents, Feldführungen und Ausstellungen an die Öffentlichkeit kommuniziert werden. Ziel ist es, das Bewusstsein für den Erhalt der Artenvielfalt in der Landwirtschafft sowie eine vielfältige pflanzenbasierte Ernährung zu fördern. Unterstützt werden die Forscher dabei von proWissen Potsdam e.V. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung fördert SharpGreens im Rahmen der Forschungsinitiative zum Erhalt der Artenvielfalt (FEdA) und der Richtlinie zur Erforschung der Zusammenhänge zwischen Biodiversität und menschlicher Gesundheit (BiodivGesundheit2) mit 1,1 Millionen Euro für einen Zeitraum von drei Jahren.

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