Während sich das Virus, das COVID-19 verursacht, weiterentwickelt und verbreitet, entwickeln Wissenschaftler und Kliniker weiterhin innovative Wege zur Bekämpfung von SARS-CoV-2, indem sie Impfstoffe und Therapeutika entwickeln. In einer aktuellen Studie veröffentlicht in WissenschaftForscher stellen einen Impfstoff vor, der bei Tieren vor einer Vielzahl von Betacoronaviren schützt – einer Virenfamilie, zu der auch diejenigen gehören, die die Pandemien SARS, MERS und COVID-19 verursachen.
Die Studie wurde von a geleitet California Institute of Technology Forschungsteam unter der Leitung von Pamela Björkman. Bjorkman sagt, dass die Entwicklung eines Impfstoffs mit breitem Schutz gegen mehrere Viren wichtig ist, wenn man bedenkt, dass in den letzten zwei Jahrzehnten mehrere SARS-ähnliche Viren aufgetreten sind.
„Wir können nicht vorhersagen, welches Virus oder welche Viren aus der großen Zahl bei Tieren sich in Zukunft entwickeln werden, um Menschen zu infizieren und eine weitere Epidemie oder Pandemie auszulösen“, sagt Bjorkman in einer Pressemitteilung des Caltech. „Wir versuchen, einen All-in-One-Impfstoff zu entwickeln, der gegen SARS-ähnliche Betacoronaviren schützt, unabhängig davon, welche tierischen Viren sich entwickeln könnten, um eine Infektion und Ausbreitung beim Menschen zu ermöglichen.“ Ein solcher Impfstoff würde auch vor aktuellen und zukünftigen SARS-CoV-2-Varianten schützen, ohne dass eine Aktualisierung erforderlich wäre.“
Der Mosaikimpfstoff bietet einen breiten Schutz
Björkmans Team entwickelte einen Nanopartikel-Impfstoff, der aus Spike-Proteinfragmenten von acht SARS-ähnlichen Betacoronaviren besteht, und nutzte dabei die Impfstofftechnologie, die ursprünglich von Mitarbeitern am entwickelt wurde University of Oxford. Wenn ein Immunsystem Spike-Proteinfragmenten ausgesetzt wird, die an diesen sogenannten „Mosaik“-Nanopartikel-Impfstoff gebunden sind, produziert es theoretisch ein breites Spektrum an Antikörpern, die auf alle im Impfstoff vorkommenden Viren reagieren.
Die Forscher führten Experimente an Mäusen durch, die gentechnisch verändert wurden, um den menschlichen ACE2-Rezeptor zu exprimieren, der von SARS-CoV-2 und verwandten Viren verwendet wird, um bei einer Infektion in Zellen einzudringen. Sie fanden heraus, dass Tiere, die mit dem Mosaik-Nanopartikel-Impfstoff geimpft wurden, Antikörper gegen alle Viren mit Fragmenten im Impfstoff produzierten.
Mäuse, die einen Impfstoff mit einem Nanopartikel ohne Spike-Proteinfragmente erhielten, überlebten die Infektion mit SARS-CoV-2 oder SARS-CoV (die Anfang der 2000er Jahre die ursprüngliche SARS-Pandemie verursachte) nicht. Diejenigen, die mit einem Nanopartikel geimpft wurden, der nur mit SARS-CoV-2-Spike-Proteinfragmenten beschichtet war, überlebten nur die Exposition gegenüber SARS-CoV-2. Mit dem Mosaik-Nanopartikel geimpfte Mäuse überlebten jedoch nicht nur die Exposition gegenüber SARS-CoV-2, sondern waren auch vor SARS-CoV geschützt, das nicht zu den acht im Impfstoff enthaltenen Betacoronaviren gehörte.
Die Forscher führten ähnliche Experimente an nichtmenschlichen Primaten mit dem Mosaik-Nanopartikel-Impfstoff durch. Auch hier überlebten die Tiere die Exposition gegenüber SARS-CoV-2 oder SARS-CoV und zeigten kaum bis keine nachweisbare Infektion.
Ein auf Nanopartikeln basierender Impfstoff bietet einen neuen Ansatz für die Immunität gegen COVID-19
Zusammenarbeit mit Mitarbeitern der Fred Hutchinson KrebsforschungszentrumBjörkmans Team stellte fest, dass die von nichtmenschlichen Primaten bei der Impfung entwickelten Antikörper auf die häufigsten Elemente von Rezeptorbindungsdomänen reagierten, wie etwa Spike-Proteine. Dieses Ergebnis, sagen die Forscher, legt nahe, dass der Mosaik-Impfstoff gegen neue Varianten von SARS-CoV-2 oder tierische SARS-ähnliche Betacoronaviren wirksam sein könnte.
„Tiere, die mit den [Mosaik-]Nanopartikeln geimpft wurden, lösten Antikörper aus, die praktisch jeden von uns untersuchten SARS-ähnlichen Betacoronavirus-Stamm erkannten“, sagt der Erstautor Alexander Kohen in einer Pressemitteilung. „Einige dieser Viren könnten mit dem Stamm zusammenhängen, der den nächsten SARS-ähnlichen Betacoronavirus-Ausbruch verursacht. Was wir also wirklich wollen, wäre etwas, das auf diese gesamte Gruppe von Viren abzielt.“ Wir glauben, dass wir das haben.“
Als nächstes: klinische Studien
Da die Wirksamkeit des Mosaik-Nanopartikel-Impfstoffs sowohl in Labor- als auch in Tierstudien nachgewiesen wurde, bereiten Björkman und ihre Mitarbeiter nun eine klinische Phase-1-Studie zur Bewertung des Impfstoffs am Menschen vor. An der Studie werden Personen teilnehmen, die geimpft und/oder zuvor mit SARS-CoV-2 infiziert waren. Tiermodellversuche werden parallel zu Humanstudien durchgeführt, um die Immunantworten von Tieren, die zuvor mit einem aktuellen COVID-19-Impfstoff geimpft wurden, mit den Reaktionen von Tieren zu vergleichen, die dem Virus nicht ausgesetzt waren oder keinen Impfstoff erhalten haben.
