Überblick

Die Fähigkeit eines einzigen Antikörpers, mehrere strukturell ähnliche Epitope zuerkennen, ist eine wichtige Strategie der Immunabwehr. Sie ermöglicht es dem Wirt, sich gegen zahlreiche potenziell bedrohliche Krankheitserreger effizient zu verteidigen. Die Kreuzreaktivität ruft jedoch auch Allergiesymptome gegen verwandte Allergene hervor. Es ist zunehmend wichtig, die Prinzipien der Kreuzreaktivität zu verstehen, da Antikörper als therapeutische Modalitäten für verschiedene Krankheiten, wie z.B. Krebs, aktiv entwickelt werden.

Strukturell ähnliche Epitope können auf verschiedenen Antigenen vorkommen

Antikörper können eine Immunantwort auslösen, indem sie spezifische Strukturen an der Oberfläche von Krankheitserregern oder anderen Fremdelementen binden. Per Definition wird alles, was von einem Antikörper gebunden wird und anschließend eine Immunantwort auslöst, als Antigen bezeichnet. Häufig handelt es sich bei Antigenen um Proteine an der Oberfläche von Viren, Bakterien, Pilzen und Protozoen. Die spezifische Sequenz der Aminosäuren, die vom Antikörper erkannt wird, wird als Epitop bezeichnet. Die meisten Epitope sind nur 5-6 Aminosäuren lang. Ein einziges Antigen kann daher mehrere verschiedene Epitope haben. Kreuzreaktivität tritt auf, wenn zwei unterschiedliche Epitope strukturell ähnlich sind und daher vom gleichen Antikörper erkannt werden.

Die Kreuzreaktivität erleichtert die Immunität gegen verwandte Erregerstämme

Ein großer Vorteil der Antikörper-Kreuzreaktivität ist, dass sie eine Immunität gegen verwandte Krankheitserreger bietet. Wenn ein zirkulierender Antikörper einen viralen oder bakteriellen Krankheitserreger erkennt, dem er zuvor begegnet ist, löst er eine schnelle Immunantwort aus und bewirkt die Zerstörung des Erregers. Dieser Prozess wird als immunologisches Gedächtnis bezeichnet. Die Kreuzreaktivität ermöglicht es demselben Antikörper, eine ähnlich robuste Immunantwort für ein eng verwandtes, aber bisher unbekanntes Antigen zu erkennen und auszulösen. Auf diese Weise bietet ein weniger spezifischer Antikörper eine breit gefächerte Immunität trotz variierender Antigene der Erreger.

Die Kreuzreaktivität kann die Anzahl der Allergene erhöhen

Eine Allergie tritt auf, wenn Antikörper Antigene von gutartigen Quellen (z.B. Lebensmittel, Pflanzen, Tiere) als eindringende Krankheitserreger wahrnehmen und eine unangemessene Immunantwort gegen sie auslösen. Im Falle einer Allergie wird das Antigen als Allergen bezeichnet. Die Kreuzreaktivität von Antikörpern kann die Anzahl der Allergene, auf die ein Allergiker reagiert, erhöhen. Während die erste allergische Reaktion gegen ein bestimmtes Allergen (z.B. Walnuss) ausgelöst wurde, lässt die Kreuzreaktivität das Immunsystem gegen weitere, strukturell ähnliche Allergene (z.B. Pekannuss) wirken. Diese Allergene können von ähnlicher Natur sein, wie z.B. Garnelen und Hummer, oder nicht verwandt sein, wie z.B. Banane und Latex. Sie weisen jedoch strukturell ähnliche Epitope auf und induzieren daher eine Immunantwort, die durch denselben Antikörper vermittelt wird.

Eine Impfung mit einem kreuzreaktiven Antikörper kann mehrere tödliche Ebola-Formen eindämmen

Ebola ist eine oft tödliche Krankheit, die durch den Ebola-Virus verursacht wird. Vier der sechs Ebola-Virusarten sind für den Menschen pathogen. Der Virus verbreitet sich leicht durch die Übertragung von Körperflüssigkeiten und verursacht örtliche Ausbrüche. Erst in den letzten Jahren haben Forscher einen Impfstoff gegen den Zaire-Stamm des Ebola-Virus entwickelt. Der Impfstoff schützte das Gesundheitspersonal erfolgreich bei einem akuten Ebola-Ausbruch in der Demokratischen Republik Kongo im Jahr 2018. Der Impfstoff muss noch weiteren Tests unterzogen werden, um seine Sicherheit nachzuweisen, ist aber ein hoffnungsvoller Kandidat für die Bekämpfung des Zaire-Ebola-Virusstamms, der die Krankheit verursacht.

Forscher finden auch weiterhin Antikörper, die eine breite Immunität gegen das Ebola-Virus verleihen. Für diesen Zweck beprobten und charakterisierten Wissenschaftler die Antikörper von Überlebenden eines Ebola-Ausbruchs. Dabei identifizierten sie zwei Antikörper, die gegen mehrere Arten des Ebola-Virus reagieren. Diese Entdeckung könnte zur Entwicklung eines breit angelegten Impfstoffs gegen das Ebola-Virus führen.