Vor acht Jahren haben Sie am IPB mit Ihrer Forschung zu Impfverstärkern begonnen, was war der Anlass dafür?

Als ich 2004 ans IPB kam, existierten hier bereits historisch gewachsene und sehr enge Kontakte zu kubanischen Forschern. Die Nähe zu diesem Land ist bis heute geblieben und damit auch die Nähe zu den Forschungsthemen, die dort bis heute eine wichtige Rolle spielen. Kuba ist inzwischen weltweit eines der führenden Länder bei der Erforschung und Produktion synthetischer und halbsynthetischer Impfstoffe. Bei uns am Institut sind viele kubanische Wissenschaftler und Doktoranden tätig, die hier Teile ihrer Promotion bearbeiten. So bin ich mit dem Thema in Berührung gekommen. Hinzu kommt: Das IPB erforscht im Rahmen eines vom Deutschen Akademischen Austauschdienst (DAAD) geförderten Projekts unter dem Titel „Glacier“ infektiöse Erkrankungen. In diesem Verbund arbeitet das IPB  gemeinsam mit mehreren lateinamerikanischen Instituten, der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg und der Charité.

Impfverstärker sind nichts Neues. Seit wann sind sie auf dem Markt und wofür werden sie gebraucht?

Es gibt verschiedene Substanzen, die seit Jahrzehnten erfolgreich in der Medizin eingesetzt werden. Ein Beispiel dafür sind Aluminiumsalze, die bei Grippeschutzimpfungen als Impfverstärker verwendet werden. Wie alle derartigen Substanzen werden sie benötigt, um eine körpereigene Antwort gegenüber den eigentlichen Impfstoffen zu verstärken. Ohne diese Stimulanzien würde die gewünschte Immunantwort des Körpers viel zu gering ausfallen. Die Impfung wäre dann faktisch wirkungslos.

Wenn der Markt bereits verschiedene Impfverstärker bereithält, warum wird dann weiterhin an neuen Substanzen geforscht?

Impfverstärker müssen vielfältig vorhanden sein, damit im Körper keine Gewöhnungseffekte einsetzen. Deshalb ist die Wissenschaft immer auf der Suche nach effizienteren Molekülen und Stoffen. Außerdem geht es natürlich darum, neue Substanzen zu finden, die insgesamt weniger Nebenwirkungen aufweisen und besser verträglich sind. So sind die angesprochenen Aluminiumsalze zwar grundsätzlich gut verträglich, aber aufgrund möglicher Nebenwirkungen nicht gänzlich unumstritten. Hinzu kommt: In der Medizin geht der Trend mehr und mehr zur nasalen Applikation von Impfstoffen, was für die Patienten wesentlich schonender ist, aber auch andere Impfverstärker verlangt.

Gemeinsam mit Ihrer Arbeitsgruppe suchen Sie speziell nach pflanzlichen Impfverstärkern, warum?

Die dafür benötigten pflanzlichen Ausgangsstoffe sind in ausreichender Menge vorhanden. Am IPB setzen wir auf Phytoceramide, also Naturstoffe, die aus Reststoffen von Lebensmittelproduktionen gewonnen werden. Ihre biologische Vielfalt ist groß und sie besitzen sowohl fettals auch wasserlösliche Eigenschaften. Dadurch, dass sie pflanzlichen Ursprungs sind, hoffen wir auf eine große Akzeptanz dieser neuartigen Produkte.

Woher beziehen Sie die Ceramide für Ihre Forschung?

Sie fallen in großen Mengen als Abfall in Form von Apfelpressrückständen, so genannten Trestern, bei der Obstproduktion an. Wir beziehen den Trester aus Eisleben, wo jährlich bis zu 1800 Tonnen anfallen. Diese regionale Zusammenarbeit ist uns ein besonderes Anliegen. Einerseits weil die Trester kostengünstig zu beziehen sind, andererseits weil daraus eine vollständige Wertschöpfungskette entsteht, von der nicht nur die regionalen Obstbauern und wir, sondern auch die Impfstoffindustrie profitiert.

Was geschieht mit den Apfeltrestern im Labor?

Dort haben wir zunächst einzelne Abschnitte im Molekül in ihrer Struktur chemisch modifiziert. Im Anschluss sind die rund 30 chemisch veränderten Substanzen von unserem Kooperationspartner, dem Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung (HZI) in Braunschweig, auf ihre Wirksamkeit als Impfverstärker getestet worden. Ein wichtiges Ziel war es, die Phytoceramide durch unseren Eingriff im Labor fettlöslicher zu machen, wodurch eine bessere Aufnahme durch die Schleimhäute erreicht wird. Bei einigen Substanzen wurde eine sehr starke Immunantwort ausgelöst, so dass zu vermuten ist, dass sie eine bessere Wirksamkeit gegenüber bisherigen Impfverstärkern zeigen. Die Ergebnisse dieser Arbeit haben wir im renommierten Fachblatt „Angewandte Chemie“ publiziert.

Wie geht es nun weiter?

Die bisherigen Ergebnisse sind äußerst ermutigend, das motiviert uns. Trotzdem sind weitere Arbeiten nötig. Zunächst haben wir uns die Stoffe patentieren lassen. Bis sie allerdings zur praktischen Anwendung kommen, können noch Jahre vergehen. Idealerweise wird demnächst ein Pharmaunternehmen auf unsere Arbeit aufmerksam. In der Zwischenzeit werden unsere Arbeiten durch den Forschungsverbund „DiP Digitalisierung in pflanzlichen Wertschöpfungsketten“ unterstützt.

Nicht nur die Pandemie hat gezeigt, dass Impfstoffe – und damit auch Impfverstärker – immer wichtiger werden. Warum?

Das Auftreten weiterer Pandemien wird durch Umwelteinflüsse, die zunehmende Mobilität und auch durch den Klimawandel immer wahrscheinlicher. Zugleich hat die Corona-Pandemie gezeigt, dass die Forschung enorme Fortschritte macht und Impfstoffe in immer kürzerer Zeit zur Verfügung stehen, die qualitativ immer besser werden. In der Humanmedizin steigt außerdem die Zahl prophylaktischer Impfungen, durch die bestimmte Krankheiten gar nicht mehr zum Ausbruch kommen. Das ist die Zukunft. Auch gibt es zunehmend Impfstoffe für Tiere und sogar für Pflanzen. All das ist ein riesiger Markt, für den stark steigende Umsatzzahlen prognostiziert werden. Und natürlich ist es für uns am IPB wichtig, hier mit unserer Forschung Unterstützung zu leisten, denn obwohl wir an Grundlagen arbeiten, sind unsere Themen stark anwendungsbezogen. Das ist uns ein wichtiges Anliegen.

Zur Webseite des Leibniz-Institutes für Pflanzenbiochemie (IPB)

Foto (M. Glöckner): Prof. Bernhard Westermann vom IPB