Molekularbiologische Strategien zur Erhöhung der Produktion von bakteriellen Membranvesikeln sowie die Produktion von SARS-CoV-2 Spike S1-Protein haltigen bakteriellen Membranvesikeln

Bakterielle Membranvesikel (BMV’s) stellen einen vielversprechenden Ansatz für die Vakzinierung dar. Von Bakterien zu jeder Zeit des Wachstums sezerniert, übernehmen sie für diese eine Reihe unterschiedlichster wertvoller Aufgaben. Die BMV‘s bilden ein Langstreckentransportsystem von Bakterien, indem sie ihren Inhalt vor Degradation und Verdünnung schützen. So ermöglichen sie Bakterienzellen den Transfer einer Reihe von Biomolekülen wie etwa RNA- und DNA-Fragmenten, Autolysinen, Zytokinen, Plasmiden als auch Virulenzfaktoren und dadurch letzten Endes die Kommunikation zwischen Bakterienzellen sowie die Einflussnahme auf Wirtszellen. Ein Hindernis bei der Arbeit mit BMV‘s ist ihre Endotoxizität, verursacht durch die in ihren äußeren Membranen in großen Mengen vorkommenden Lipopolysaccharide (LPS). Vielversprechend ist jedoch die Anwendung des E. coli Stammes ClearColi®. Aufgrund der Deletion von sieben an der LPS-Synthese beteiligten Genen besitzt ClearColi® eine modifizierte LPS-Struktur, die nicht vom Toll-like-Rezeptor 4 (TLR4) erkannt wird. Dadurch weisen die aus ClearColi® gewonnenen BMV’s so gut wie keine LPS-basierte Endotoxizität auf. In der vorliegenden Arbeit konnten erfolgreich Bakterienstämme mit gesteigerter Vesikelproduktion durch chromosomale Integration von hlyF und Deletion von nlpI generiert werden. Da diese auf Basis des Stammes ClearColi® generiert wurden, verfügen die daraus gewonnenen BMV’s nachweislich über eine sehr geringe Endotoxizität. Zudem konnten erfolgreich modifizierte BMV’s mit der Untereinheit des SARS-CoV-2 Spike S1-Proteins generiert werden. Dabei gelang durch die gezielte Induktion der S1-Protein Expression die Anreicherung des S1-Proteins in den Vesikeln. Die Erhöhung der Produktionsmengen ist voraussetzend für die industrielle Produktion von BMV-basierten Vakzinen und die Verringerung der Endotoxizität notwendig für die Sicherheit zukünftiger Vakzine. Der Nachweis des SARS-CoV-2 S1-Oberflächenproteins in den Vesikeln zeigt wie anpassungsfähig die Methode für neue Erreger sein kann. So konnte letztendlich in dieser Arbeit das Potential der Vakzinierungsstrategie auf BMV-Basis aufgezeigt und weiter ausgebaut werden. Weitere Tierexperimente werden benötigt, um die Fähigkeit der hergestellten BMV’s bezüglich der Produktion von neutralisierenden Antikörpern gegen SARS-CoV-2 zu untersuchen.