Schimmelpilzen auf der Spur

Ein neuer Allergietest in Reichweite

Auf den ersten Blick sieht es aus, als sei ein überdimensionierter blauer Strichcode auf die durchsichtige Folie gedruckt, die Privatdozent Dr. Martin von Bergen gegen das Licht hält. Doch die Linien geben nicht Auskunft über einen Preis, sondern über die Proteine, die in den Sporen des in so mancher Zimmerecke heimischen Pilzes Aspergillus versicolor vorkommen.

Schimmelpilzkulturen

Schimmelpilzkulturen unter dem Mikroskop.
Foto: André Künzelmann/UFZ

Dr. Martin von Bergen

Die blauen Linien auf der durchsichtigen Folie, die Dr. Martin von Bergen gegen das Licht hält, enthalten Informationen über Proteine, die in den Sporen des heimischen Pilzes Aspergillus versicolor vorkommen.
Foto: André Künzelmann/UFZ

Schimmelpilz Aspergillus versicolor

Den Schimmelpilz Aspergillus versicolor findet man sehr häufig auf Lebensmitteln, an Wänden und im Hausstaub in Innenräumen.
Foto: André Künzelmann/UFZ

Dass sich das Team um von Bergen gerade diesem Pilz widmet, hängt mit dessen Allergien auslösender Wirkung zusammen. "Die Epidemiologie hatte starke Hinweise darauf, dass Pilze im Innenraum Allergien auslösen können. Schätzungsweise vier Millionen Deutsche leiden an einer Schimmelpilzallergie", so Martin von Bergen, der seit Mai 2006 am UFZ tätig ist. "Wir wussten auch, dass der Pilz Aspergillus versicolor bei etwa 80 Prozent allen Pilzbefalls vertreten ist. Nur wäre es zu kurz geschlossen gewesen, wenn wir einfach gesagt hätten: Der Aspergillus versicolor ist der Hauptschuldige an Atemnot, Dauerschnupfen und anderen allergischen Beschwerden. Genau diesen Zusammenhang wollten wir nachweisen."

Es galt also zu ergründen, welche Eiweiße des Schimmelpilzes als Allergene wirken, und auf dieser Basis ein neues Messverfahren zu entwickeln, das anzeigt, ob bei einem ganz bestimmten Menschen eine Aspergillusversicolor - Überempfindlichkeit vorliegt, weil dessen Blutserum auf die Proteine des Pilzes reagiert.

Wie also gingen die Biochemiker, Expositionsforscher und Epidemiologen des UFZ im Bunde mit dem Umweltmediziner Olaf Manuwald (Erfurt) bei diesem Wissenschaftskrimi vor? Wie gelang es Ihnen, den "Fingerabdruck" der Täter zu finden, die Millionen Menschen das Leben erschweren? Zuerst einmal wurden im Labor Kulturen von Aspergillus versicolor angelegt und die Sporen gewonnen. Gleichzeitig sammelten die mitwirkenden Mediziner das Blut von rund 100 unter verschiedenen Allergie-Erscheinungen leidenden Patienten. Aus dem Blut wurde Serum gewonnen. Auch die Zerlegung der Pilze in ihre einzelnen Eiweiße geschah auf längst bekanntem Wege: Sie wurden mechanisch aufgebrochen, die Proteine mit verschiedenen Methoden als "Strichcode" sowie verfeinert als Spots auf einem Gel aufgetrennt und auf eine festere Membran übertragen. Doch allein deren Trennung reicht nicht, den Proteinen die Aussage zu entlocken, welches von ihnen allergen wirkt. Dazu ist das Blutserum notwendig, das man auf die Proteinspots auf der Membran einwirken lässt. Dabei binden nun die Antikörper, die durch eine Allergie gebildet werden, hochspezifisch an die allergenen Proteine. Diese Bindung wird mit weiteren Antikörpern nachgewiesen und einem Enzym optisch sichtbar gemacht.

Allerdings ist man dann noch immer nicht am Ziel, denn nach wie vor ist unklar, welche Eiweiße sich namentlich hinter den Pünktchen auf der Membran verbergen. Deshalb greifen die Biologen wieder zu den auf dem Gel aufgetrennten, aber von Antikörpern und Farbstoffen unberührten Eiweißen. Da die Forscher inzwischen wissen, wo die Gefährlichen platziert sind, stanzen sie die dort punktgenau aus. Die winzige Proteinmenge, die sich in dem stecknadelkopfgroßen Stück Gel verbirgt, wird in noch kleinere Einheiten, die Peptide, zerlegt. Die werden in einem Massenspektrometer vermessen und die Gesamtheit der Peptide wie ein Fingerabdruck mit einer Datenbank abgeglichen. In dieser Datenbank sind alle bekannten Proteine gespeichert.

So gelang den Leipziger Biologen die Identifizierung der sieben wichtigsten Allergene aus den Sporen von Aspergillus versicolor. Die Verwendung dieser Allergene für den Nachweis einer Schimmelpilzallergie wurde inzwischen zum Patent angemeldet. Die Ergebnisse wurden in der renommierten Fachzeitschrift "Allergy: European Journal of Allergy and Clinical Immunology" zur Veröffentlichung akzeptiert. Gleichzeitig haben die Wissenschaftler ein Verfahren entwickelt, mit dem die unterschiedlichen Schimmelpilzarten in Innenräumen kostengünstiger und genauer als bisher bestimmt werden können. Sie haben Extrakte aus den Pilzen gewonnen, diese massenspektrometrisch vermessen und die Signale in eine Datenbank aufgenommen. Mithilfe einer speziellen Software können diese Daten mit Proben unbekannter Art verglichen werden. Kombiniert man nun die Nachweismethode für einzelne, Allergien auslösende Proteine aus Schimmelpilzen mit der Artbestimmung der Pilze in Innenräumen, gelingt die komplette Beweisführung für die Verursacher der Allergien.

"Diese Erfolge sind eindrucksvolle Beispiele für die Möglichkeiten interdisziplinärer Ansätze. Die Forschungskette von der Epidemiologie über die Exposition zur molekularen Ursachenforschung ist eine große Stärke des UFZ. Der Schritt, mit dem wir jetzt gerade beschäftigt sind", so von Bergen, "ist die Entwicklung einer Untersuchungsmethode, die nicht so aufwändig ist wie die hier beschriebene. Ich glaube, noch 2008 werden wir einen Test vorlegen, der in jedem medizinischen Labor problemlos durchführbar ist." Das so zu erzielende Testergebnis ginge weit über die bisher möglichen Aussagen hinaus, dass der untersuchte Mensch auf irgendeinen Schimmelpilz allergisch reagiert. Mit dem Test könnte die Identität der Allergie auslösenden Pilzart und des einzelnen Eiweißes bestimmt werden.

Allerdings ist der nächste Schritt noch nicht getan – und der heißt spezifische Immuntherapie gegen spezifische Schimmelpilze. Mit einer solchen De- oder Hyposensibilisierung, bei der Patienten bestimmte Mengen des Allergens verabreicht werden, kann es gelingen, dass Allergien dauerhaft verschwinden. Allerdings, so von Bergen, dürfen die Betroffenen erst in einigen Jahren mit einem Mittel zur Desensibilisierung bei Schimmelpilzallergien rechnen. Denn bevor ein maßgeschneidertes Medikament vom Arzt verschrieben werden kann, muss es zahlreiche Prüfungen bestehen.

 

UFZ-Ansprechpartner:

PD Dr. Martin von Bergen
Department Proteomik
Telefon : 0341/235-1211
martin.vonbergen@ufz.de

Kontakt

Presse- und Öffentlichkeitsarbeit

Sekretariat
Tel. 0341 235 1269
info@ufz.de

Presse/Print

Susanne Hufe (Leitung)
Tel. 0341 235 1630

Tilo Arnhold (Mo-Mi)
Tel. 0341 235 1635

presse@ufz.de