Pilze sind besonders gefährliche Krankenhauskeime: Besonders betroffen davon sind Menschen, deren Immunsystem bereits geschwächt ist. Eine Herausforderung ist der neu auftretende, multiresistente Hefepilz Candida auris. Er wurde 2009 erstmals in Japan entdeckt und breitet sich seither weltweit aus. Bislang gibt es weder Impfstoffe noch schnelle Verfahren zur Diagnose. Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) stuft C. auris seit 2022 als Pilzerreger mit kritischer Priorität ein.
Nun haben Forschende des Max-Planck-Instituts für Kolloid- und Grenzflächenforschung, der Freien Universität Berlin und des Centre for Medical Mycology der University of Exeter im Vereinigten Königreich ein Zuckermolekül synthetisiert, das eine Struktur auf der Oberfläche von C. auris nachahmt. Das Molekül kann als Angriffspunkt für einen Impfstoffkandidaten und für Antikörper dienen und wurde außerdem für die Entwicklung eines Schnelltests genutzt.
„Mit der chemischen Synthese können wir einzelne Zuckerstrukturen des Pilzes exakt nachbauen und herausfinden, welche davon das Immunsystem erkennt“, sagt Peter H. Seeberger, Direktor am Max-Planck-Institut. „Das eröffnet uns die Möglichkeit, eine Strategie für die Bekämpfung von Candida auris zu finden.“
Die entscheidende Zuckerstruktur identifiziert
Die Entwicklung eines Impfstoffes gegen den Hefepilz C. auris ist eine besondere Herausforderung. Zellwände von Pilzen bestehen zu einem großen Teil aus unterschiedlichen komplizierten Zuckerstrukturen. Welche dieser Strukturen das Immunsystem erkennt und eine schützende Immunantwort auslöst, lässt sich deshalb nicht einfach bestimmen. Aus diesem Grund stellten die Forschenden die Zuckerstrukturen im Labor chemisch her. So konnten sie einzelne Moleküle mit genau definierter Zusammensetzung und Struktur untersuchen. Auf diese Weise identifizierten sie das vielversprechende Molekül, das aus vier miteinander verbundenen Zuckerbausteinen besteht und den Zuckern auf der Oberfläche der Pilze entspricht. Es handelt sich um ein β-Mannan-Tetrasaccharid.
Vom Zuckermolekül zum Impfstoffkandidaten
Damit das Immunsystem diese spezifische Zuckerstruktur gezielt erkennt, wurde der Zucker an ein Trägerprotein gekoppelt. Die Kombination aus Zucker und Protein wird als Glykokonjugat bezeichnet; sie trägt dazu bei, eine gezielte Immunantwort gegen die Zuckerstruktur auszulösen. In der Studie zeigte sich in einem Infektionsmodell mit Mäusen, dass die Impfung mit dem Glykokonjugat eine spezifische Immunantwort auslöste. Die Tiere bildeten Antikörper, die gezielt die synthetische Zuckerstruktur erkannten. Bei den geimpften Tieren war die Pilzlast nach der Infektion in Niere und Milz reduziert. „Unsere Ergebnisse zeigen, dass eine einzelne, chemisch definierte Zuckerstruktur ausreicht, um gegen Candida auris eine gezielte Immunantwort aufzubauen und die Infektion im Tiermodell zu begrenzen“, sagt Seeberger. „Damit haben wir einen wichtigen präklinischen Wirksamkeitsnachweis für diesen Impfstoffansatz.“
Derselbe Zucker ermöglicht Therapie und Diagnose
Die Forschenden entwickelten außerdem einen Antikörper, der die Zuckerstruktur erkennt. Im Tiermodell schützte dieser die Mäuse ebenfalls vor der Infektion, sodass bei passiv immunisierten Mäusen die Pilzlast in der Milz reduziert war. Doch die Zuckerstruktur kann noch mehr: Die Antikörper lassen sich auch zur Erkennung des Pilzes einsetzen. Die Forschenden entwickelten damit einen Schnelltest nach einem ähnlichen Prinzip wie bei einem Schwangerschafts- oder Corona-Schnelltest. Der Test erkennt Strukturen auf der Oberfläche von C. auris und könnte perspektivisch eine schnelle Identifizierung des Pilzes ermöglichen. „Dass dieselbe Zuckerstruktur sowohl für einen Impfstoff als auch für Antikörper und einen diagnostischen Test genutzt werden kann, ist besonders interessant. Wir zeigen damit, welches Potenzial chemisch definierte Glykane für die Infektionsmedizin haben“, sagt Seeberger.
Den Forschenden ist damit eine Reihe an Erfolgen gelungen: Mit einem einzigen, chemisch definierten Zuckermolekül konnten sie einen Impfstoffkandidaten entwickeln, schützende Antikörper identifizieren und einen Prototypen für einen Schnelltest herstellen. Die Ergebnisse verbinden damit Impfung, passive Immunisierung und Diagnostik auf Grundlage einer einzigen definierten Zuckerstruktur. Die zuckerbasierten Ansätze befinden sich noch in der präklinischen Entwicklung. Der Impfstoffkandidat und die Antikörper wurden bislang in Tiermodellen untersucht. Auch beim Schnelltest handelt es sich um einen Prototypen. Bis zu einer möglichen Anwendung am Menschen sind weitere Untersuchungen erforderlich.
Max-Planck-Institut für Kolloid- und Grenzflächenforschung
Originalpublikation:
E. E. Reuber, A. Pradhan, and I. Leaves, et al.: A Synthetic β-Mannan Epitope Enables Immunization and Detection of Candida auris, Angewandte Chemie International Edition (2026): e9466991. https://doi.org/10.1002/anie.9466991
