Pharmazie

Antikörper in „Klein“

Wie funktionieren Nanobodies und was haben Sie mit Lamas zu tun?

Stuttgart - 03.01.2022, 07:00 Uhr

Nanoantikörper kann man sich als abgespeckte Form von großen IgG-Antikörper vorstellen. Gewonnen werden sie unter anderem aus Lamas. (Foto: Agota Kadar / AdobeStock)

Nanobodies sind hitze- und säurebeständig

Nanobodies unterscheiden sich nicht nur im Aufbau (sie sind nur etwa ein Zehntel so groß wie klassische Antikörper), sondern auch in ihren Eigenschaften von konventionellen Antikörpern: Nanoantikörper sind gut in Wasser löslich, wenig lipophil und hitzebeständig. Während klassische Antikörper durch Hitze inaktiviert werden und kühl gelagert werden müssen, können Nanobodies außerhalb des Kühlschrankes aufbewahrt werden, bleiben auch bei 90 °C funktionsfähig und binden trotz hoher Temperaturen ihre Antigene zuverlässig. Daneben zeigen sich Nanobodies auch beständiger als klassische Antikörper gegen Magensäure, ihre Struktur lässt sich sogar im Labor dahingehend optimieren, dass sie Magen-Darm-Passagen schadlos überstehen, sodass sie sich für eine orale lokale Anwendung im Gastrointestinaltrakt eignen könnten. Eine orale systemische Anwendung hingegen dürfte nicht gelingen, da der menschliche Körper Peptide (kleine Aminosäurekette) – was Nanobodies sind – nur schlecht aufnimmt (resorbiert).

Kommen auch an versteckte Antigene

Vorteilhaft scheint auch die kleine Größe der Nanobodies, vermögen sie dadurch in Gewebe vorzudringen, für welche konventionelle Antikörper zu groß sind. Zudem können sie aufgrund ihrer ausgeprägten Antigen-Erkennungseigenschaften auch für konventionelle Antikörper verborgene Antigenbindungsstellen erreichen, da sie auch in kleinste Lücken passen. Allerdings bedingt ihre kleine Größe auch, dass der menschliche Körper sie rasch über die Nieren ausscheidet, weswegen sie nur eine kurze Halbwertszeit und Wirkdauer haben. Aus bleibt auch – aufgrund der fehlenden konstanten Domäne (Fc-Teil bei klassischen Antikörpern) und der dadurch ausbleibenden Aktivierung des Komplementsystems – die Zytotoxizität.

Wie werden Nanonodies gewonnen?

Doch wie gelingt es nun, dass das Lama – oder Alpaka, Kamel, Dromedar oder der Hai – die gewünschten Antikörper produziert, beispielsweise gegen SARS-CoV-2? In der Regel werden die Tiere dafür extra immunisiert und in Kontakt mit dem gewünschten Antigen – wie dem Spikeprotein von SARS-CoV-2 – gebracht. Sie bilden daraufhin Schwerketten-Antikörper, welche im Anschluss aus dem Blut der Tiere isoliert werden.

Nun gilt es, aus der Vielzahl dieser gebildeten Antikörper genau die Antikörperfragmente auszumachen, die das Antigen am effektivsten binden und neutralisieren können. Diese auserwählten Nanobodies entwickeln Forscher dann weiter und optimieren sie beispielsweise zusätzlich hinsichtlich ihrer Stabilität. Mit Abschluss dieses Optimierungsprozesses liegen die Nanobodies in ihrer endgültigen Form vor – zumindest die genetische Information (DNA) dazu –, sodass sie auch klinisch erprobt werden könnten. Wird die Nanobody-Erbinformation nun in bestimmte Organismen, wie Hefen – Saccharomyces cerevisiae – oder Bakterien – zum Beispiel E. coli –, eingeschleust, stellen diese den Nanoantikörper in größerem Maßstab her, und das relativ kostengünstig in großen Mengen.

Mehr zu Nanobodies und wie weit die Forschung zu Nanoantikörpern bei Corona ist, lesen Sie im zweiten Teil der Nanobody-Miniserie.