Das Konzept der viralen Flucht aus der Antikörper-Neutralisierung scheint in unserer Post-COVID-Welt sehr vertraut zu sein – es ist der Grund, warum wir auf neue Iterationen von Impfstoffen warten, während wir uns vor der unvermeidlichen Ankunft neuer viraler Varianten fürchten, die diesen Impfstoffen entgehen können. Es ist eine deutliche Erinnerung daran, dass das Virus zurückschlägt, während unser Immunsystem, Wissenschaftler und Regierungen dieses Virus bekämpfen. In einem kürzlich veröffentlichten Preprint an bioRxiv, Timothy Yu, ein Doktorand im Labor von Dr. Jesse Bloom, und Kollegen berichten von Bemühungen, das Entweichen von Viren aus komplexen Mischungen neutralisierender Antikörper vorherzusagen. Dabei hoffen sie, modernste experimentelle und computergestützte Techniken zu nutzen, um im Wettrüsten zwischen Virus und Mensch an der Spitze zu bleiben, und möglicherweise neue Erkenntnisse darüber zu gewinnen, wie Antikörpergemische auf grundlegender Ebene mit viralen Antigenen interagieren.
Zunächst einige Vokabeln: Antikörper sind kleine Proteine, die von unserem Immunsystem produziert werden und deren Aufgabe es ist, virale Proteine zu binden Antigene (zum Beispiel das Spike-Protein auf der Oberfläche von SARS-CoV-2) und neutralisieren oder verhindern, dass sie in unsere Zellen eindringen. Um genauer zu werden, bindet jeder gegebene Antikörper nur einen bestimmten Teil seines entsprechenden Antigens – diese Region wird als an bezeichnet Epitop. Wir möchten uns ein einfaches Szenario vorstellen, bei dem eine Virusinfektion dazu führt, dass Ihr Körper einen einzelnen Antikörpertyp produziert, der auf ein bestimmtes Epitop abzielt, das das Virus langsam mutiert, um die Antikörperbindung zu unterbrechen und der Neutralisierung zu entgehen. Die Realität ist jedoch – wie in der Biologie üblich – komplizierter. Eine virale Infektion oder Immunisierung veranlasst Ihren Körper, eine Mischung von Antikörpern zu produzieren, die viele verschiedene Epitope erkennen. Obwohl angenommen wird, dass dies die Dauerhaftigkeit antiviraler Reaktionen erhöht, wissen wir aus Erfahrung, dass Viren immer noch in der Lage sind, diesen „polyklonalen“ Mischungen von Antikörpern zu entkommen, indem sie Mutationen in mehreren antigenen Regionen (mehrere Epitope) ansammeln. Zu verstehen, wie Viren diese Flucht bewältigen – und Werkzeuge zu entwickeln, um vorherzusagen, wann sie es tun werden – ist von größter Bedeutung für die öffentliche Gesundheit und die Grundlagenforschung.
Es gibt Methoden, um experimentell zu testen, ob eine virale Variante dazu führen kann, Antikörpermischungen zu entkommen, aber sie haben einen relativ geringen Durchsatz und sind mühsam, da jede Variante einzeln getestet werden muss – eine große Herausforderung in Situationen, in denen die virale Adaption schnell und sehr unterschiedlich ist Varianten treten in der Bevölkerung auf. Entscheidend ist, dass diese Methoden auch auf vorheriges Wissen über die zu erzeugenden Mutationen angewiesen sind, wodurch wir dem Virus, das wir zu bekämpfen versuchen, ständig „einen Schritt hinterher“ bleiben.