Tuberkulose ist noch immer eine der tödlichsten Infektionskrankheiten und fordert jedes Jahr weltweit über eine Million Todesopfer. Zudem ist etwa ein Viertel der Weltbevölkerung Träger des Mycobacterium tuberculosis ( M. tuberculosis ), ohne Symptome zu zeigen, und die meisten dieser Träger erkranken nicht.
Der aktuelle Tuberkuloseimpfstoff BCG wird weltweit verabreicht. Angesichts von über 10 Millionen neuen Tuberkulosefällen pro Jahr gilt seine Wirksamkeit jedoch als unzureichend. Daher wird derzeit an der Entwicklung von Impfstoffen gearbeitet, die BCG ersetzen sollen. Allerdings hat bisher kein neuer Impfstoff BCG übertroffen, einen hochwirksamen Lebendimpfstoff. Tatsächlich ist BCG sehr wirksam bei der Vorbeugung von Tuberkulose bei Kindern. Die Entwicklung eines Auffrischungsimpfstoffs zur Stärkung der Immunität bei Erwachsenen gilt als vielversprechende und realistische Option.
Bei der Entwicklung von Tuberkuloseimpfstoffen haben Wissenschaftler Proteine von M. tuberculosis untersucht , die die schützende Immunität gegen Tuberkulose auslösen. Besonders das von T-Zellen produzierte IFN-gamma ist bekanntermaßen entscheidend für den Schutz gegen Tuberkulose. Daher sind IFN-gamma-Reaktionen Marker für Impfstoffkandidaten und deren Wirksamkeit. Es besteht jedoch eine paradoxe Situation, dass Proteine, die eine höhere IFN-gamma-Produktion bei Tuberkulosepatienten auslösen, die die Krankheit bereits entwickelt haben, als potenzielle Impfstoffkandidaten angesehen werden, anstatt bei asymptomatischen Trägern, die ihren Ausbruch verhindern. Darüber hinaus ignorieren viele Impfstoffstudien die native dreidimensionale Struktur der Proteine und die Modifikation, die sie nach der Translation in M. tuberculosis durchlaufen .
Was die Produktivität betrifft, werden Impfstoffkandidatenmoleküle in einfachen Modellorganismen wie Escherichia coli hergestellt. Allerdings erfahren bestimmte Moleküle nach der Translation spezifische Veränderungen, die nur bei dem Erreger wie M. tuberculosis vorkommen .
Es wurde festgestellt, dass diese Veränderungen für die Entwicklung wirksamer Abwehrmechanismen gegen tatsächliche Angriffe durch Erreger von entscheidender Bedeutung sein könnten.
Mykobakterielles DNA-bindendes Protein 1 (MDP1) ist ein Hauptprotein von BCG und M. tuberculosis (Shaban et al., Sci Rep., 2024) mit umfangreichen posttranslationalen Modifikationen (Yoshida et al., BBRC., 2023). Jüngste Studien zeigen, dass die IFN-gamma-Reaktionen auf MDP1 bei Personen, die das Fortschreiten der Tuberkulose unterdrücken, höher sind als bei Tuberkulosepatienten, was MDP1 zu einem neuen Impfstoffkandidaten macht (Yasuda et al., Front Immunol., 2024). Um MDP1 für einen Tuberkulose-Booster-Impfstoff zu evaluieren, produzierten Ozeki et al. rekombinantes MDP1 und testeten seine Fähigkeit, IFN-gamma zu induzieren, mit Blut von BCG-geimpften Erwachsenen.
Ozeki et al. exprimierten MDP1 in zwei verschiedenen Wirten: M. smegmatis , einem nicht pathogenen, schnell wachsenden Mykobakterium, und E. coli . Wichtig ist, dass das in M. smegmatis exprimierte MDP1 (mMDP1) signifikante posttranslationale Modifikationen zeigte und dem nativen MDP1 in M. tuberculosis stark ähnelte , während dies bei dem in E. coli exprimierten MDP1 (eMDP1) nicht der Fall war.
Als sie beide Varianten von MDP1 mit peripherem Blut von Erwachsenen kultivierten, die mit BCG geimpft wurden, beobachteten sie, dass mMDP1 im Vergleich zu eMDP1 deutlich höhere IFN-gamma-Produktion auslöste. Dies bedeutet, dass das Immunsystem von BCG-geimpften Erwachsenen MDP1 mit posttranslationalen Modifikationen erkennen kann.
