• Was sind vektorbasierte Impfstoffe?
  • Studie testet neuen Impfstoffkandidaten gegen Corona- und Grippeviren
  • Welche Vorteile bietet der neue Impfstoff?

Weltweite Pandemien, verursacht durch Influenza- oder Coronaviren, stellen eine große Belastung für die öffentliche Gesundheit dar und führen zu mehr Erkrankungen und erhöhter Sterblichkeit. So hat das neuartige Coronavirus (SARS-Cov-2) in der Corona-Pandemie Millionen Todesopfer gefordert und Influenza-Pandemien wie die Spanische Grippe oder die Schweinegrippe führten zu einer globalen Ausbreitung von Atemwegserkrankungen. Aus diesen Gründen besteht nach wie vor hoher Bedarf an Impfstoffen, die vor diesen Krankheitserregern schützen. In einer neuen Studie wurde Mäusen ein modifiziertes Herpesvirus, das Cytomegalievirus (CMV), als Basis für einen Vektorimpfstoff verabreicht und seine Wirksamkeit gegenüber dem Influenza-A-Virus und dem Coronavirus-2 getestet. Die Ergebnisse sind vielversprechend. 

Was sind vektorbasierte Impfstoffe?

Viren sind uns als Krankheitserreger bekannt und das nicht erst seitdem das neuartige Coronavirus die Welt in Atem hält. Auch Influenzaviren, die Verursacher der Grippe, sorgen jährlich für zahlreiche Erkrankungen und Todesfälle. Viren können aber auch andersherum funktionieren, wenn sie als virale Vektoren (virale Transporter) eingesetzt werden.

Bei diesem Verfahren transportieren unschädliche Viruspartikel über eine Impfung den genetischen Code für ein Antigen in die menschlichen Wirtszellen. Antigene bezeichnen Stoffe, die der Körper als fremd einstuft und wogegen das Immunsystem Antikörper produziert. In der Wirtszelle angekommen, vermehrt sich das Antigen und wird auf der Oberfläche der Zelle präsentiert. Das Immunsystem erkennt den Fremdstoff und generiert eine Immunantwort. Dem menschlichen Körper wird also eine Infektion vorgetäuscht und das Immunsystem zur Produktion von Antikörpern angeregt. Bisher wurden Vektorimpfstoffe unter anderem auf Basis von veränderten Adenoviren hergestellt. Bei der Corona-Impfung enthielten sie zum Beispiel den Bauplan für das sogenannte Spike-Protein, das sich auf der Oberfläche des neuartigen Coronavirus befindet und ihm sein stacheliges Aussehen verleiht. 

Übrigens: Virale Vektoren werden nicht nur als Vektorimpfstoffe genutzt. Sie werden auch in der Gentherapie für den Transfer von Genen eingesetzt, beispielsweise wenn fehlerfreie Gene in Zellen von Patient*innen eingeschleust werden sollen, die an einem Gendefekt leiden. 

T-Zellen übernehmen verschiedene Aufgaben bei der Immunabwehr

T-Zellen und B-Zellen, genauer gesagt B- und T-Lymphozyten, gehören zur erworbenen Abwehr des Immunsystems. T-Zellen können körperfremde Strukturen erkennen, wenn diese sich auf der Oberfläche von körpereigenen Zellen befinden. Neben T-Zellen, die virusinfizierte Zellen erkennen und abtöten, gibt es auch T-Zellen, die B-Zellen dazu anregen, Antikörper zu bilden.

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Eine Studie belegte zudem die Existenz von T-Gedächtniszellen. Diese Untergruppe bleibt nach Kontakt mit einem Erreger oder Impfstoff dem Immunsystem erhalten und kann einen langfristigen Schutz vor einer Reinfektion oder Erkrankung bieten. Auch B-Gedächtniszellen werden im Körper abgelegt, um schnell Antikörper gegen eine Erkrankung bilden zu können, die der Körper bereits durchlebt hat oder gegen die er geimpft wurde.

Hinweis: T-Zellen werden so genannt, da sie in der Thymusdrüse heranreifen. Das "B" in B-Zellen bezieht sich auf "Bursa fabricii", einem Vogelorgan, in dem die Zellen erstmals entdeckt wurden. Im englischen Sprachgebrauch wird das "B" von "bone marrow" (Knochenmark) abgeleitet, da sie dort gebildet werden. Dem erworbenen oder spezifischen Immunsystem gegenüber steht das angeborene oder unspezifische Immunsystem, das sich aus dem Schutz durch Haut und Schleimhäute, Abwehrzellen und Eiweißen zusammensetzt. 

Studie teste neuen Impfstoffkandidaten gegen Corona- und Grippeviren

Das Hemholtz-Zentrum für Infektionsforschung (HZI) in Braunschweig berichtet in einer aktuellen Mitteilung über eine vielversprechende Alternative zu den bisher als Basis genutzten modifizierten Adenoviren. Eine Forschergruppe um Prof. Luka Cicin-Sain, der die HZI-Abteilung "Virale Immunologie" leitet, setzte das Cytomegalievirus (CMV), ein Virus aus der Herpesfamilie, als Impfstoffplattform ein. Dieses ruft bei einer Infektion in der Regel nur leichte Symptome hervor, verbleibt jedoch sehr lange im Körper. Der Mediziner Cicin-Sain erklärt dazu, dass das CMV die Fähigkeit besitzt, eine starke und dauerhafte Aktivierung von T-Zellen hervorzurufen und zudem das Immunsystem zur Produktion von Antikörpern anregen kann.

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Neben dem HZI waren noch weitere internationale Mitwirkende wie das Deutsche Zentrum für Infektionsforschung (DZIF), das Deutsche Primatenzentrum – Leibniz-Institut für Primatenforschung (DPZ), die Technische Universität Braunschweig und die Universität Rijeka in Kroatien an den Untersuchungen beteiligt. Die Forscher*innen arbeiteten mit einem sogenannten murinen MCV, also einem mausspezfischen Cytomegaliesvirus, weil das humane MCV keine Mäuse infizieren kann. Dies wird als MCMV bezeichnet. In dieses MCMV-Genom integrierten die Forschenden genetische Sequenzen von Influenza A- oder SARS-CoV-2-Proteinen. Anschließend wurden diese veränderten Viren in die Mäuse injiziert.

Das Team stellte fest, dass die Mäuse eine Immunantwort generierten, die ihnen Schutz vor Influenza und SARS-CoV-2 bot. Normalerweise ruft CMV eine stärkere Reaktion bei den T-Zellen hervor. Hier konnte allerdings gezeigt werden, dass auch Antikörper gegen beide Krankheiten gebildet wurden, die eine Schutzwirkung erzielten. Zudem zeigten die Ergebnisse, dass die gebildeten Antikörper gegen verschiedene Virusvarianten für SARS-CoV-2 gerichtet waren. Die Ergebnisse zu der CMV-Impfstoff-Studie wurden in der Fachzeitschrift "Cellular & Molecular Immunity" veröffentlicht.

Der neue Impfstoff könnte entscheidende Vorteile haben

Ein wichtiges Ergebnis war, dass eine einzige Dosis des CMV-Impfstoffs einen langfristigen Schutz herstellen konnte. Außerdem verbesserte sich die Qualität der Antikörper sogar mit der Zeit. Dieser Prozess wird als Affinitätsreifung bezeichnet und bedeutet, dass die Immunantwort nach wiederholtem Kontakt mit dem speziellen Antigen ihre Effizienz verbessert. Die Forschenden gehen zudem davon aus, dass diese auf CMV basierende Vektorimpfung auch bei anderen Viren wirksam sein kann. Sie sehen hier großes Potenzial, dass der Ansatz in präklinischen und klinischen Studien weiterverfolgt wird. Hier sollte auch untersucht werden, ob eine Verabreichung des Impfstoffs über die Nase (intranasal) die Produktion von Schleimhaut-Antikörperreaktionen hervorrufen und ob der Immunschutz hierdurch weiter verbessert werden kann.

Virale Vektoren benötigen zudem keine Wirkverstärker, da sie abgeschwächte Krankheitserreger enthalten, die in der Lage sind, sowohl eine zelluläre Immunantwort auszulösen (T-Zellen) und auch genügend Antikörper durch B-Zellen zu produzieren. 

Fazit: Es laufen zurzeit viele Projekte mit viralen Proteinen, viralen Vektorimpfstoffen und mRNA-Impfstoffen. Einige haben ihre Zulassung für die Anwendung am Menschen zwar schon erhalten, allerdings müssen die meisten Impfstoffe mehrfach verabreicht werden, damit ihre Wirkung anhält. Hier können Lieferprobleme entstehen und Menschen können das Vertrauen in die Wirksamkeit verlieren, weshalb sie sich eventuell keine Boosterimpfungen abholen. Diese Studie hat entscheidende Hinweise geliefert, dass mit diesem CMV-basierten Impfstoff eine sichere und langfristige Antikörperproduktion gegen verschiedene Erreger über eine einzige Impfdosis möglich sein könnte. Weiterführende präklinische und klinische Studien sind jedoch anzustreben, um die notwendigen Entwicklungsschritte zu durchlaufen.

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