Zöliakie wird durch den Verzehr von Speicherproteinen (Prolaminen) aus Weizen, Gerste, Roggen und anderen Getreidesorten ausgelöst. Sie bilden gemeinsam mit Glutelinen das Klebereiweiß Gluten. Um die daraus resultierenden Symptome zu reduzieren und langfristige Komplikationen zu vermeiden, ist eine strenge glutenfreie Ernährung die bisher einzig wirksame Behandlung von Zöliakie.

Aufgrund der hohen Prävalenz von Zöliakie, schweren Symptomen, Langzeitkomplikationen und begrenzter Behandlungsmöglichkeiten wird an zusätzlichen und alternativen Therapien geforscht. Derzeit befinden sich verschiedene neuartige Medikamente in der Entwicklung, von denen jedoch noch keines die klinische Phase 3 (Neue Medikamente müssen 4 Studien-Phasen erfolgreich durchlaufen)  erreicht hat. Die fehlenden Therapiemöglichkeiten führen zu einer hohen Belastung für Zöliakie-Patienten, da eine lebenslange glutenfreie Diät schwer durchzuhalten ist. Zudem können sich auch in glutenfreien Nahrungsmitteln Spuren von Prolaminen finden, die das Wohlbefinden stark beeinträchtigen.

Um diese Patienten zu unterstützen, haben Wissenschaftler der Technischen Universität Wien einen neuartigen scFv-Antikörper (single chain Fragment variable) gegen Prolamine entwickelt. Dieses scFv wirkt als "Neutralisationsmittel”. Es bildet im Darm einen Komplex mit Prolamin. Dadurch können Wechselwirkungen verhindert werden, da der gebildete Komplex die Epithelbarriere nicht passieren kann und ausgeschieden wird.

Um die Bindungskapazität des scFv noch weiter zu erhöhen, verbanden die Forscher zwei scFv über eine Peptidbindung zu einem Tandem-single chain Fragment variable (tscFv).  

In anschließenden Untersuchungen über die Bindungskapazitäten von tscFv konnten die Wissenschaftler das gewünschte Ergebnis feststellen. tscFv zeigte eine Aktivität gegenüber prolaminhaltigen Mehlen. Bei Mehl aus prolaminfreiem Getreide wurde keine Aktivität festgestellt.

Die Herausforderung für eine spätere Anwendung beim Menschen liegt darin, dass das tscFv den Darm erreicht, ohne vorher von der Magensäure zerstört zu werden. Dafür soll das tscFv in Form von Mikropellets aufgenommen werden, die mit einer magensäurebeständigen Schicht überzogen sind. Dieses Vorgehen hat sich bereits in anderen Studien der Wiener Wissenschaftler bewährt. Die Mikropellets hätten zwei Vorteile: Sie passieren den Magen sehr schnell, ähnlich wie Flüssigkeiten. Dadurch wird sichergestellt, dass das tscFv zusammen mit prolaminhaltigen Lebensmitteln den Darm erreicht. Zweitens würden die Mikropellets im Magen gemeinsam mit dem Speisebrei verdaut, unter ständiger Freigabe des tscFv.

Darüber hinaus haben die Wissenschaftler in einem ersten Machbarkeitsexperiment die Stabilität des tscFv in Gegenwart von zwei Verdauungsenzymen – Trypsin und Chymotrypsin – getestet. Nach vier Stunden Inkubationszeit konnten sie noch mehr als 50% der ursprünglichen biologischen Aktivität nachweisen.

In vivo-Toxizitätsstudien zu tscFv laufen derzeit. Die vielversprechenden In-vitro-Studien stimmen die Wissenschaftler zuversichtlich. In Zukunft könnte tscFv als Medikament genutzt werden, um die durch die Aufnahme von prolaminhaltigen Lebensmitteln ausgelösten Komplikationen zu mindern.

Quelle:
The production of a recombinant tandem single chain fragment variable capable of binding prolamins triggering celiac disease B. Eggenreich, E. Scholz, D. Wurm, F. Forster, O. Spadiut BMC Biotechnology. 2018; 18:30. doi.org/10.1186/s12896-018-0443-0