Untersuchung Uniklinik Köln: Wie entwickeln sich Antikörper gegen Sars-COV-2 Varianten?

Die Arbeitsgruppe um Univ.-Prof. Dr. Florian Klein, Direktor des Instituts für Virologie der Uniklinik Köln und der Medizinischen Fakultät, hat zwei Studien veröffentlicht, die sich mit der Veränderung der Antikörperantwort gegen SARS-CoV-2 im Laufe der Zeit und der Immunvorbereitung auf neue Varianten befassen. Diese Studien wurden am 17. und am 29. November in den Fachzeitschriften Science Immunology und Immunity veröffentlicht.

In einem als Affinitätsreifung bezeichneten Prozess können Antikörper im Laufe der Zeit durch den Austausch einzelner Aminosäuren reifen und so infektiöse Erreger besser erkennen.

Wichtige Begriffe kurz erklärt

Affinitätsreifung beschreibt die Weiterentwicklung von Antikörpern, damit sie Erreger gezielter erkennen können. Gedächtnis-B-Zellen sind Immunzellen, die sich frühere Begegnungen mit einem Erreger merken und bei erneutem Kontakt schnell reagieren. Von Neutralisation spricht man, wenn Antikörper ein Virus so binden, dass es Zellen schlechter oder gar nicht mehr infizieren kann.

Für das Verständnis der Studie ist wichtig: Die beobachtete Reaktion entsteht nicht aus dem Nichts, sondern baut auf bereits vorhandenen Immunreaktionen auf.

Die Forschungsgruppe um Prof. Klein konnte zeigen, dass eine Omikron-Infektion bei geimpften Personen eine erneute Immunantwort hervorruft, die primär auf der Reaktivierung sogenannter Gedächtnis-B-Zellen beruht. Interessanterweise hatte der Reifungsprozess der von diesen Zellen produzierten Antikörper bereits lange vor der Entstehung von Omikron stattgefunden – das Immunsystem war also schon vorbereitet. Die Ergebnisse der beiden Studien zeigen, wie stark der erste Kontakt mit SARS-CoV-2 das Immunsystem prägt und geben Hoffnung, dass es auch auf zukünftige Varianten vorbereitet ist.

Svea Rose, Doktorandin und Erstautorin, berichtet, dass das Ziel zunächst darin bestand, zu untersuchen, wie sich die Antikörperantwort bei gesunden Testpersonen durch eine dritte Impfung gegen den ursprünglichen SARS-CoV-2-Stamm verändert. Die Ergebnisse zeigten, dass die dritte Impfung die SARS-CoV-2-Immunantwort insgesamt deutlich verstärkt hat, aber auf der Ebene einzelner Antikörper kaum eine weitere Reifung zu beobachten war. Im Verlauf wurden auch Personen untersucht, die sich nach der Impfung mit den Omikron-Varianten BA.1 und BA.2 infiziert haben. Die erneute Analyse zeigte, dass sich nun Gedächtnis-B-Zellen vermehren, die in der Lage waren, SARS-CoV-2 Omikron neutralisierende Antikörper zu bilden. Dr. Timm Weber, Erstautor, fügt hinzu, dass diese Immunzellen bereits vor dem Kontakt mit Omikron vorhanden waren und nicht erst durch Omikron induziert wurden. Zusätzlich fanden die Forscher frühzeitig breit neutralisierende Antikörper, die alle getesteten neuen Varianten neutralisieren können.

Parallel dazu untersuchte die Arbeitsgruppe den molekularen Mechanismus der Affinitätsreifung. Durch die Umkehrung der Zeit wurde gezeigt, dass zufällige Modifikationen während der Affinitätsreifung für die Neutralisation von Omikron-Varianten essenziell waren. Dr. Christoph Kreer, der die Studie zusammen mit Prof. Klein leitete, erklärt, dass das Immunsystem das Arsenal an bestehenden Antikörpern durch das Einfügen von willkürlichen Mutationen erweitert und dadurch die Wahrscheinlichkeit erhöht, einen passenden Antikörper im Repertoire zu haben, wenn eine neue Virusvariante auftaucht. Diese neuen biologischen Erkenntnisse wurden genutzt, um einen therapeutischen Antikörper, der gegen Omikron unwirksam war, so zu modifizieren, dass er Omikron-Varianten wieder effektiv neutralisieren konnte.

Zusammengefasst zeigen die Studien, wie das menschliche Immunsystem auf ein neues Virus und seine entstehenden Varianten reagiert. Die neu isolierten breit-neutralisierenden Antikörper könnten therapeutisch und präventiv gegen neuere Omikron-Varianten eingesetzt werden.

Basierend auf einer Pressemitteilung von Uniklinik Köln vom 30.11.2023

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Was genau wurde in den Studien untersucht?

Die beiden Arbeiten der Uniklinik Köln betrachten zwei Perspektiven auf dieselbe Frage: Wie verändert sich die Antikörperantwort gegen SARS-CoV-2 über die Zeit, und wie gut ist das Immunsystem auf neue Varianten vorbereitet?

Im Mittelpunkt stehen dabei zwei Ebenen: einerseits die allgemeine Verstärkung der Immunantwort nach einer dritten Impfung, andererseits die Frage, welche Antikörper bei einer Omikron-Infektion tatsächlich wieder aktiviert werden.

So wird verständlich, warum die Ergebnisse nicht nur etwas über den damaligen Variantenverlauf sagen, sondern auch über die langfristige Anpassungsfähigkeit des Immunsystems.

Was bedeuten die Ergebnisse für den Umgang mit neuen Varianten?

Die Studien legen nahe, dass der erste Kontakt mit SARS-CoV-2 das Immunsystem langfristig prägt und spätere Reaktionen mitbestimmt. Besonders wichtig ist dabei, dass nicht nur die jeweils aktuelle Variante zählt, sondern auch, welche Immunzellen bereits vorhanden sind.

Warum ist das relevant?

Die Ergebnisse helfen zu verstehen, warum manche Antikörper trotz neuer Virusvarianten weiterwirken können und warum das Immunsystem auf bekannte Strukturen schneller reagiert als auf völlig neue.

Was lässt sich daraus nicht direkt ableiten?

Die Studien zeigen eine immunologische Entwicklung, ersetzen aber keine individuelle medizinische Beratung. Sie erklären vor allem die biologische Grundlage der Antikörperreaktion.

Typische Missverständnisse bei Antikörpern gegen Varianten

• Missverständnis: Eine Impfung führt automatisch zu sofort perfekt passenden Antikörpern.
  Klarstellung: Die Antikörperantwort entwickelt sich und wird durch Gedächtniszellen und Reifungsprozesse geprägt.
• Missverständnis: Wenn eine Variante sich verändert, ist das Immunsystem nutzlos.
  Klarstellung: Die Studie zeigt gerade, dass bereits vorhandene Immunreaktionen auf neue Varianten reagieren können.
• Missverständnis: Nur die aktuell zirkulierende Variante ist für den Schutz relevant.
  Klarstellung: Frühere Kontakte mit dem Virus und der Verlauf der Immunreifung spielen ebenfalls eine Rolle.

FAQ: Häufige Fragen zur Studie der Uniklinik Köln

Warum spielt die dritte Impfung eine Rolle?

Die Studie zeigt, dass die dritte Impfung die Immunantwort insgesamt verstärkt, auch wenn auf Einzel-Antikörper-Ebene nicht in jedem Fall eine starke zusätzliche Reifung sichtbar war.

Was sind breit neutralisierende Antikörper?

Das sind Antikörper, die nicht nur eine einzelne Variante, sondern mehrere getestete Varianten neutralisieren können.

Warum sind Gedächtnis-B-Zellen wichtig?

Sie speichern Informationen über frühere Immunreaktionen und können bei einem erneuten Kontakt schnell passende Antikörper produzieren.

Heißt das, das Immunsystem ist automatisch gegen alle künftigen Varianten geschützt?

Nein. Die Studie zeigt vielmehr, dass das Immunsystem vorbereitet sein kann und bestimmte Varianten besser erkennt. Wie gut das bei zukünftigen Veränderungen funktioniert, hängt von der jeweiligen Variante und der vorhandenen Immunantwort ab.

Merksatz zur Studie

• Die Antikörperantwort verändert sich mit der Zeit.
• Gedächtnis-B-Zellen können bei neuen Varianten schnell wieder aktiv werden.
• Breit neutralisierende Antikörper sind besonders interessant, weil sie mehrere Varianten erfassen können.
• Die Studie zeigt vor allem die Anpassungsfähigkeit des Immunsystems, nicht eine pauschale Aussage über jeden Einzelfall.