Mit neuem Impfstoff effizient gegen Grippeepidemien

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Impfstoffentwicklung
Mit neuem Impfstoff effizient gegen Grippeepidemien
Grippeepidemien sind gefährlich und fordern immer wieder Menschenleben. Besonders Kinder
und ältere Personen sind gefährdet, denn sie haben häufig ein relativ schwächeres
Immunsystem. Deshalb wird seit einigen Jahren vermehrt zur Grippeimpfung geraten. Doch die
Herstellung des Impfstoffs ist bisher kostenintensiv und zeitaufwendig. Forscher der Universität
Konstanz entwickeln jetzt ein neues Impfverfahren, das flächendeckend einzusetzen ist und
einfach anzuwenden sein soll.
Valerie Herrmann bei der Auswertung ihrer Ergebnisse © privat
Vor allem in den Wintermonaten kommt es regelmäßig zum vermehrten Auftreten von
Grippeerkrankungen, die mitunter epidemische Ausmaße annehmen können. Wichtig ist es
deshalb, gefährdete Bevölkerungsgruppen wie kleine Kinder und ältere Menschen rechtzeitig
durch eine Grippeimpfung zu schützen. Die momentan gebräuchlichen Impfstoffe gegen
Influenza bestehen aus einer Mischung aus drei abgetöteten oder abgeschwächten InfluenzaVirusstämmen. Diese Impfungen induzieren eine Antikörperantwort gegen sehr variable
Antigene auf der Virusoberfläche. Da diese Art der Immunisierung von den verwendeten
Virusstämmen abhängig ist, muss ein halbes Jahr vor der Grippesaison vorhergesagt werden,
welche drei Stämme besonders virulent sein werden, um diese für den Grippeimpfstoff der
kommenden Saison zum Einsatz zu bringen. Waren die Voraussagen jedoch falsch und andere
Grippe-Stämme breiten sich aus, zeigt die Impfung eine nur sehr geringe Wirkung. Gleichzeitig
ist die Herstellung des Impfstoffes, der aus Hühnereiern gewonnen wird, sehr zeitintensiv und
teuer.
Die Biologin Valerie Herrmann hat aus diesem Grund im Rahmen ihrer Promotion maßgeblich
an der Entwicklung eines neuen Impfstoffs gegen Influenza-A-Grippeviren mitgearbeitet. Dieser
Impfstoff ist einfach herzustellen und im Gegensatz zum bisherigen Impfstoff nicht von den
Influenza-Virusstämmen abhängig. Das bedeutet, dass er in der Herstellung ohne die teilweise
unsicheren Grippe-Stammprognosen auskommt und deshalb bessere Wirksamkeit verspricht.
Neuer Impfstoff auf Vorrat haltbar
Mit Hilfe des Sprühtrockners werden die PLGA-Mikrosphären hergestellt. © Valerie Herrmann
Der bisherige Impfstoff enthält eine Virus-Stammmischung, wodurch B-Zellen induziert
werden, die Antikörper gegen variable Antigene auf der Virusoberfläche ausschütten. Daher ist
der Impfstoff nur für spezifische Stämme und Subtypen anwendbar. Da die Stämme für die
Impfungen aber von Jahr zu Jahr variieren, kann kein Impfstoff-Vorrat angelegt werden.
„Unsere neue Impfung verwendet erstmals hochkonservierte Antigene, die im Virusinneren
vorkommen, um zytotoxische T-Zellen zu induzieren", erklärt Valerie Herrmann, die ihr
Dissertationsprojekt im August dieses Jahres erfolgreich abgeschlossen hat.
Zytotoxische T-Zellen haben die Fähigkeit, eine Immunität gegen die meisten Influenza-A- Viren
aufzubauen. Innerhalb der Forschungsarbeit wurden zwei hochkonservierte Peptidantigene des
Influenza-A-Virus zusammen mit immunstimulatorischen Substanzen in biologisch
abbaubaren Polylactid-co-Glycolid(PLGA)- Mikrosphären verkapselt. Diese werden aus Milchund Glycolsäure hergestellt und können vom Körper problemlos biologisch abgebaut werden,
weshalb sie für die Anwendung beim Menschen zugelassen sind. PLGA-Mikrosphären werden
im Körper von speziellen Antigen-präsentierenden Zellen aufgenommen. Die verkapselten,
immunstimulierenden Substanzen werden dann von der Zelle als Gefahrensignal erkannt,
versetzen die Zelle in einem Zustand höchster Alarmbereitschaft und verstärken so ihre
Fähigkeit, zytotoxische T-Zellen zu induzieren, die das Virus dann gezielt bekämpfen. „Die
Antigene, die in unserer Studie verwendet werden, sind Peptide mit genau definierter Länge
und Aminosäuren-Sequenz. Die Peptide werden chemisch synthetisiert, sind nicht infektiös und
können schnell hergestellt und lange gelagert werden", erläutert die junge Wissenschaftlerin
die Vorteile der neuen Impfung.
Zweigliedriges Immunisierungsschema bringt den Erfolg
„Einer der Kernpunkte unserer Immunisierung ist neben den verwendeten Antigenen auch das
Immunisierungsschema. Weder eine Immunisierung, die nur durch die Haut erfolgt, noch eine
Immunisierung lediglich über die Atemwege kann die Entwicklung einer ausreichenden Anzahl
an zytotoxischen T-Zellen in der Lunge gewährleisten", so Valerie Herrmann weiter. Aber genau
dort, am Ort der Infektion, werden die zytotoxischen T-Zellen benötigt, um rechtzeitig eine
Immunantwort zum Schutz gegen die Influenza-Viren auszulösen. Die Lösung brachte eine
Kombination aus einer ersten Immunisierung unter die Haut, die vor allem T-Zellen in
Immunorganen induziert, und einer zweiten Immunisierung über die Atemwege, die eine lokale
Immunantwort gegen eine Influenza-Virus-Infektion sicherstellt. „Die Immunisierung über die
Atemwege ist die schonendste Art der Immunisierung, die auch gut ohne medizinisch
ausgebildetes Personal vorgenommen werden kann. Die Mikrosphären werden hierfür in eine
Suspension mit Kochsalzlösung gebracht und einfach eingeatmet", beschreibt die Biologin das
neue Impfverfahren.
Zukünftige Epidemien verhindern
An einer Immunisierung mittels PLGA-Mikrosphären forschen Wissenschaftler der Universität
Konstanz bereits seit einiger Zeit. So wird diese Immuntherapie bereits erfolgreich bei
verschiedenen Krebserkrankungen innerhalb präklinischer Modelle eingesetzt. Dass dieses
Verfahren auch für die Entwicklung eines effizienteren Grippeimpfstoffs sinnvoll sein könnte,
wurde innerhalb der Kooperation von Prof. Dr. Oliver Planz von der Universität Tübingen mit
den Forschern aus Konstanz klar. So hat Valerie Herrmann in Zusammenarbeit mit ihrem
Doktorvater, dem Biologen Prof. Dr. Marcus Groettrup, die Projektidee und die
Versuchsplanung erarbeitet und die Herstellung der PLGA-Mikrosphären, die Immunisierungen
und die Analyse der Immunantworten übernommen. Planz und sein Team waren für die Arbeit
mit dem Influenza-A-Virus verantwortlich. An dem Projekt wird seit zwei Jahren gearbeitet.
Durch die Entwicklung des zweigliedrigen Impfschemas können starke und systemische T-ZellAntworten sowohl in den Lymphorganen als auch in der Lunge ausgelöst werden. Wie erste
Versuche mit Mäusen bereits zeigten, führt diese starke T-Zell-Antwort zu einer Einschränkung
der Virusreplikation, was den infektionsbedingten Gewichtsverlust sowie die Mortalität
einschränkt.
Bevor der neue Impfstoff aber in größerem Maßstab eingesetzt werden kann, muss seine
Wirksamkeit noch in klinischen Studien nachgewiesen werden. Danach soll der Grippeimpfstoff
vor allem im Fall einer drohenden Influenza- Epidemie eingesetzt werden. „Ich freue mich, dass
durch meine Arbeit ein neuer Impfstoff entwickelt werden konnte, der das Potenzial hat, die
Ausbreitung der Influenza A in Zukunft einzuschränken", sagt Valerie Herrmann abschließend.
Fachbeitrag
02.11.2015
Eva Botzenhart-Eggstein
BioLAGO
© BIOPRO Baden-Württemberg GmbH
Weitere Informationen
Dr. Valerie Herrmann
Universität Konstanz
Fachbereich Biologie
Lehrstuhl Immunologie
Universitätsstraße 10
78457 Konstanz
E-Mail: valerie.herrmann(at)uni-konstanz.de
Lehrstuhl für Immunologie, Universität Konstanz
Der Fachbeitrag ist Teil folgender Dossiers
Impfstoffentwicklung
Virus
Impfstoff
Influenza
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