Tuberkulosebakterien können sich tot stellen, um die Immunreaktion zu überleben

Der Impfstoff schützt jährlich über 100 Millionen Säuglinge vor schweren Formen der Tuberkulose (TB), einschließlich der tödlichen Hirnschwellung, die bei Säuglingen auftreten kann. Derselbe Impfstoff schützt jedoch nicht vor der häufigeren Form der Tuberkulose bei Erwachsenen, die die Lunge befällt. Dadurch bleibt die Krankheit die tödlichste Infektionskrankheit der Welt und fordert jährlich 1,25 Millionen Todesopfer.

Der aktuelle Tuberkulose-Impfstoff löst den meisten Studien zufolge eine starke Immunreaktion aus. Standardmessungen der Immunität lassen jedoch keinen Rückschluss auf einen Schutz bei Erwachsenen zu. Wissenschaftler der Cummings School of Veterinary Medicine der Tufts University, der University of Utah, der Harvard TH Chan School of Public Health und der Texas A&M University verfolgten daher einen neuen Ansatz: Sie untersuchten, wie das Tuberkulosebakterium dem Immunsystem entgeht, das es eigentlich zerstören soll.

Ihre kürzlich in npj Vaccines veröffentlichte genetische Studie an Mäusen zeigte, dass sich Tuberkulosebakterien im Wesentlichen „tot stellen“ können, um die Immunreaktion zu überleben.

Tuberkulose ist auch unter ihrem historischen Namen „Schwindsucht“ bekannt, ein Begriff, der den langsamen, schwächenden und oft tödlichen Verlauf der Krankheit widerspiegelt.

„Eine bessere Prävention ist dringend erforderlich, da eine Behandlung allein die Ausbreitung von Tuberkulose nicht stoppen wird“, sagt Dr. Amanda Martino, MPH, PhD, außerordentliche Professorin an der Cummings School of Veterinary Medicine und Co-Autorin der Studie. „Als vor über 60 Jahren Tuberkulosemedikamente verfügbar wurden, gingen die Fälle weltweit drastisch zurück. Doch mit der HIV-Epidemie ist Tuberkulose zurückgekehrt und entwickelt zunehmend Resistenzen gegen herkömmliche Antibiotika. Mittlerweile gibt es nur wenige neue Medikamente zur Behandlung resistenter Tuberkulose, was die Heilung deutlich erschwert.“

Im Gegensatz zu anderen Atemwegserkrankungen wie Grippe oder COVID-19, die durch Viren verursacht werden und aufgrund ihrer häufigen Mutationen ständige Impfstoffaktualisierungen erfordern, wird TB durch ein genetisch sehr stabiles Bakterium, Mycobacterium tuberculosis, verursacht. Theoretisch sollte die Krankheit daher mit einem Impfstoff leicht zu verhindern sein.

In ihrer Studie verwendete das Team eine Technik namens Transposon-Insertionssequenzierung (TnSeq), um zu bestimmen, welche Gene die Bakterien zum Überleben in vier Gruppen von Mäusen benötigten.

• Die erste Gruppe wurde mit einem bestehenden Impfstoff geimpft (der vor über 100 Jahren aus einem Tuberkulosestamm bei Kühen entwickelt wurde).
• Der zweite Patient erhielt einen experimentellen Impfstoff auf Basis eines menschlichen Tuberkulosestamms, der laut präklinischen Studien eine stärkere Immunreaktion hervorrief.
• Die dritte Gruppe war zuvor mit Tuberkulose infiziert und anschließend mit Antibiotika behandelt worden.
• Die vierte Gruppe (Kontrollgruppe) war weder dem Impfstoff noch einer Infektion ausgesetzt gewesen.

Die Wissenschaftler erwarteten, Schlüsselgene zu finden, die den Bakterien zum Überleben in geimpften Wirten dienen, und tatsächlich fanden sie mehrere potenzielle Angriffspunkte für zukünftige Impfstoffe. Die größte Überraschung waren jedoch die Gene, die die Bakterien nach der Impfung oder Infektion nicht mehr benötigten.

„Wir waren besonders überrascht, dass bestimmte Gene, die normalerweise wichtig für das schnelle Wachstum der Bakterien und das Auslösen einer schweren TB-Infektion sind, nicht so notwendig waren, wenn die Bakterien einen Körper mit einer bereits bestehenden Immunreaktion infizieren – sei es durch eine Impfung oder eine frühere Infektion“, sagte Martino.

Stattdessen stellten die Forscher fest, dass die Tuberkulosebakterien ihre Strategie ändern und sich auf andere Gene verlassen, die ihnen helfen, mit Stress umzugehen und in einer ungünstigen Umgebung „einzufrieren“.

„Wir vermuten, dass sich die Bakterien sozusagen ‚unter der Oberfläche halten‘ und ruhig bleiben, bis die Immunreaktion geschwächt ist – sei es durch die Wirksamkeit des Impfstoffs, HIV oder andere Faktoren“, erklärt Allison Carey, außerordentliche Professorin an der University of Utah und Co-Autorin der Studie.

Diese Erkenntnisse könnten Wissenschaftlern dabei helfen, Medikamente zu entwickeln, die zusammen mit Impfstoffen eingesetzt werden können, um dem Immunsystem dabei zu helfen, die Tuberkulose aus ihrem Versteck zu „vertreiben“.

Das Team stellte außerdem fest, dass unterschiedliche Impfstoffe oder deren Verabreichungsart die Gene beeinflussen, die Tuberkulose zum Überleben benötigt. Dies zeigt, dass unterschiedliche Impfstoffe unterschiedlichen Druck auf die Bakterien ausüben und eröffnet die Möglichkeit für neue, wirksamere Impfstoff-Booster-Kombinationen.

„Dieses Bakterium ist unglaublich gut an das Überleben im Immunsystem angepasst“, sagt Martino. „Es infiziert Menschen seit dem alten Ägypten. Weitere Forschung ist nötig, um Tuberkulose endlich auszutricksen und diesen globalen Notfall unter Kontrolle zu bringen.“