Wissenschaftler der Duke University entwickeln potenziellen neuen Coronavirus-Impfstoff – in Tierversuchen ist er bereits wirksam

von Sarah Avery

Ein potenzieller neuer Impfstoff, der von Mitgliedern des Duke Human Vaccine Institute entwickelt wurde, hat sich beim Schutz von Affen und Mäusen vor einer Vielzahl von Coronavirus-Infektionen als wirksam erwiesen – darunter SARS-CoV-2 sowie das ursprüngliche SARS-CoV-1 und verwandte Fledermaus-Coronaviren, die möglicherweise die nächste Pandemie auslösen könnten.

Der neue Impfstoff, ein sogenannter Pan-Coronavirus-Impfstoff, löst über ein Nanopartikel neutralisierende Antikörper aus. Das Nanopartikel besteht aus dem Coronavirus-Teil, der es ihm ermöglicht, an die Zellrezeptoren des Körpers zu binden, und ist mit einem chemischen Booster, einem sogenannten Adjuvans, formuliert. Erfolge bei Primaten sind für den Menschen von großer Bedeutung.

Die Ergebnisse erscheinen am Montag, 10. Mai in der Zeitschrift Natur.

„Wir begannen diese Arbeit im vergangenen Frühjahr mit dem Verständnis, dass es wie bei allen Viren zu Mutationen beim SARS-CoV-2-Virus, das COVID-19 verursacht, kommen würde“, sagte der leitende Autor Barton F. Haynes, MD, Direktor der Duke Human Vaccine Institute (DHVI). „Die mRNA-Impfstoffe befanden sich bereits in der Entwicklung, deshalb suchten wir nach Möglichkeiten, ihre Wirksamkeit aufrechtzuerhalten, sobald diese Varianten auftauchen.

„Dieser Ansatz bot nicht nur Schutz vor SARS-CoV-2, sondern die durch den Impfstoff induzierten Antikörper neutralisierten auch besorgniserregende Varianten, die aus Großbritannien, Südafrika und Brasilien stammten“, sagte Haynes. „Und die induzierten Antikörper reagierten mit einem ziemlich großen Spektrum von Coronaviren.“

Haynes und Kollegen, darunter Hauptautor Kevin Saunders, Ph.D., Forschungsleiter am DHVI, baute auf früheren Studien zu SARS auf, der Atemwegserkrankung, die durch ein Coronavirus namens SARS-CoV-1 verursacht wird. Sie fanden heraus, dass eine mit SARS infizierte Person Antikörper entwickelte, die mehrere Coronaviren neutralisieren konnten, was darauf hindeutet, dass ein Pan-Coronavirus möglich sein könnte.

Die Achillesferse der Coronaviren ist ihre Rezeptorbindungsdomäne, die sich auf dem Spike befindet, der die Viren mit Rezeptoren in menschlichen Zellen verbindet. Diese Bindungsstelle ermöglicht es den Viren, in den Körper einzudringen und Infektionen zu verursachen, sie können aber auch von Antikörpern angegriffen werden.

Das Forschungsteam identifizierte eine bestimmte Rezeptorbindungsdomäne, die bei SARS-CoV-2, seinen zirkulierenden Varianten und SARS-verwandten Fledermausviren vorhanden ist und sie hochgradig anfällig für kreuzneutralisierende Antikörper macht.

Anschließend entwickelte das Team einen Nanopartikel, der diese verwundbare Stelle zeigt. Der Nanopartikel wird mit einem kleinen Moleküladjuvans kombiniert – genauer gesagt mit dem Toll-like-Rezeptor-7- und 8-Agonisten 3M-052, formuliert mit Alaun, der von 3M und dem Infectious Disease Research Institute entwickelt wurde. Das Adjuvans verstärkt die Immunreaktion des Körpers.

Bei Tests seiner Wirkung an Affen blockierte der Nanopartikel-Impfstoff die COVID-19-Infektion durch 100%. Der neue Impfstoff löste bei den Tieren zudem deutlich höhere neutralisierende Werte aus als aktuelle Impfstoffplattformen oder eine natürliche Infektion beim Menschen.

„Im Grunde haben wir mehrere Kopien eines kleinen Teils des Coronavirus genommen, um das Immunsystem des Körpers zu einer verstärkten Reaktion darauf zu bringen“, sagte Saunders. „Wir haben festgestellt, dass dies nicht nur die Fähigkeit des Körpers erhöht, das Virus daran zu hindern, eine Infektion auszulösen, sondern dass es auch diese kreuzreaktive Schwachstelle des Spike-Proteins häufiger angreift. Wir glauben, dass dieser Impfstoff deshalb gegen SARS-CoV-1, SARS-CoV-2 und mindestens vier seiner gängigen Varianten sowie gegen weitere tierische Coronaviren wirksam ist.“

„In den letzten 20 Jahren gab es drei Coronavirus-Epidemien. Daher müssen wirksame Impfstoffe entwickelt werden, die diese Erreger vor der nächsten Pandemie bekämpfen können“, sagte Haynes. „Diese Arbeit stellt eine Plattform dar, die eine Pandemie verhindern, schnell eindämmen oder auslöschen könnte.“

Zu den Autoren der Studie gehören neben Haynes und Saunders Esther Lee, Robert Parks1,5, David R. Martinez, Dapeng, Haiyan Chen, Robert J. Edwards, Sophie Gobeil, Maggie Barr, Katayoun Mansour, S. Munir Alam, Laura L. Sutherland, Fangping Cai, Aja M. Sanzone, Madison Berry, Kartik Manne, Kevin W. Bock, Mahnaz Minai, Bianca M. Nagata, Anyway B. Kapingidza, Mihai Azoitei, Longping V. Tse, Trevor D. Scobey, Rachel L. Spreng, R. Wes Rountree, C. Todd DeMarco, Thomas N. Denny, Christopher W. Woods, Elizabeth W. Petzold, Thomas H. Oguin III, Gregory D. Sempowski, Matthew Gagne, Daniel C. Douek, Mark A. Tomai, Christopher B. Fox, Robert Seder, Kevin Wiehe, Drew Weissman, Norbert Pardi, Hana Golding, Surender Khurana, Priyamvada Acharya, Hanne Andersen, Mark G. Lewis, Ian N. Moore, David C. Montefiori und Ralph S. Baric.

Die Studie wurde vom Bundesstaat North Carolina mit Mitteln aus dem bundesstaatlichen CARES Act gefördert; von den National Institutes of Health (AI142596, R01AI157155 U54 CA260543, F32 AI152296, T32 AI007151); vom North Carolina Policy Collaboratory an der University of North Carolina in Chapel Hill mit Mitteln aus dem North Carolina Coronavirus Relief Fund; und mit einem Postdoctoral Enrichment Program Award des Burroughs Wellcome Fund.

(C) Duke University

Originalquelle: WRAL Techwire