Selbstverstärkende" Impfstoffe könnten die Impfungen der Zukunft sein
Von Julie Stewart
Aug. 4, 2022 - Die meisten Impfstoffe gibt es nicht als einmalige Sache. Sie benötigen eine Reihe von Auffrischungsimpfungen, um Ihre Immunität gegen COVID-19, Tetanus und andere infektiöse Bedrohungen im Laufe der Zeit zu verstärken. Das kann mehrere Besuche bei einem Gesundheitsdienstleister bedeuten, was Zeit und manchmal auch Geld kostet.
Aber was wäre, wenn Sie nur eine einzige Spritze bekämen, die sich selbst auffrischt, wann immer Sie einen zusätzlichen Schutz brauchen?
Forscher am Massachusetts Institute of Technology (MIT) haben Mikropartikel entwickelt, die zur Herstellung selbstverstärkender Impfstoffe verwendet werden könnten, die ihren Inhalt zu genau festgelegten Zeitpunkten abgeben. In einer neuen Studie, die in der Fachzeitschrift Science Advances veröffentlicht wurde, beschreiben die Wissenschaftler, wie sie die Partikel so abstimmen, dass sie die Wirkstoffe zum richtigen Zeitpunkt freisetzen, und geben Einblicke, wie sie die Partikel bis dahin stabil halten können.How Self-Boosting Vaccines Could Work
Das Team hat winzige Partikel entwickelt, die wie Kaffeetassen aussehen - nur dass sie statt mit Ihrem Lieblingsgetränk mit Impfstoff gefüllt sind.
"Sobald der Deckel zerbricht, wird das, was sich darin befindet, freigesetzt", sagt Studienautorin Ana Jaklenec, PhD, Wissenschaftlerin am Koch Institute for Integrative Cancer Research des MIT.
Für die Herstellung der winzigen Becher verwenden die Forscher verschiedene Polymere (synthetische, kunststoffähnliche Materialien), die bereits in der Medizin verwendet werden, wie beispielsweise auflösbare Nähte. Dann füllen sie die Becher mit Impfstoffmaterial, das getrocknet und mit Zuckern und anderen Stabilisatoren kombiniert wird.
Die Partikel können in verschiedenen Formen hergestellt und durch Polymere mit unterschiedlichen Eigenschaften fein abgestimmt werden. Einige Polymere halten sich länger im Körper als andere, so dass die Wahl der Polymere mitbestimmt, wie lange nach der Impfung alles unter der Haut stabil bleibt und wann die Partikel ihre Ladung freisetzen. Das kann Tage oder Monate nach der Injektion sein.
Eine Herausforderung besteht darin, dass mit der Öffnung der Partikel die sie umgebende Umgebung saurer wird. Das Team arbeitet an Möglichkeiten, diesen Säuregehalt einzudämmen, um das Impfstoffmaterial stabiler zu machen.
"Wir haben laufende Forschungsarbeiten, die einige wirklich aufregende Ergebnisse in Bezug auf ihre Stabilität erbracht haben und zeigen, dass man wirklich empfindliche Impfstoffe über einen langen Zeitraum stabil halten kann", sagt Studienautor Morteza Sarmadi, PhD, ein Forschungsspezialist am Koch-Institut.
Die möglichen Auswirkungen auf die öffentliche Gesundheit
Diese von der Bill & Melinda Gates Foundation finanzierte Forschung wurde mit Blick auf die Entwicklungsländer durchgeführt.
"Die Absicht war, den Menschen in den Entwicklungsländern zu helfen, denn oft kommen die Menschen nicht für eine zweite Injektion zurück", sagt Studienautor Robert Langer, ScD, Professor am David H. Koch Institute am MIT.
Aber auch in den Industrieländern könnte ein einmaliger Plan von Vorteil sein. Ein Grund dafür ist, dass selbstverstärkende Impfstoffe denjenigen, die sich impfen lassen, zu einer stärkeren Antikörperreaktion verhelfen könnten, als dies mit einer einzigen Dosis der Fall wäre. Das könnte mehr Schutz für die Person und die Bevölkerung bedeuten, denn wenn die Menschen eine stärkere Immunität entwickeln, haben Keime weniger Chancen, sich weiterzuentwickeln und zu verbreiten.
Nehmen wir zum Beispiel die COVID-19-Pandemie. Nur 67 % der Amerikaner sind vollständig geimpft, und die meisten Menschen, die für eine erste und zweite Auffrischung in Frage kommen, haben diese noch nicht erhalten. Neue Varianten, wie die jüngste Omicron-Variante, tauchen immer wieder auf und infizieren.
"Ich denke, diese Varianten hätten eine viel geringere Chance gehabt, sich auszubreiten, wenn alle, die sich beim ersten Mal geimpft haben, eine Wiederholungsimpfung erhalten hätten, was sie nicht getan haben", sagt Langer.
Selbstauffrischungsimpfstoffe könnten auch Säuglingen, Kindern, die Angst vor Impfungen haben, und älteren Erwachsenen, die nur schwer eine medizinische Versorgung erhalten, zugute kommen.
Da das Impfmaterial eingekapselt ist und zeitlich gestaffelt freigesetzt werden kann, könnte diese Technologie außerdem dazu beitragen, dass Menschen mehrere Impfstoffe gleichzeitig erhalten, die bisher getrennt verabreicht werden müssen.
Was kommt als Nächstes?
Das Team testet selbstverstärkende Polio- und Hepatitisimpfstoffe an nichtmenschlichen Primaten. Eine kleine Studie an gesunden Menschen könnte in den nächsten Jahren folgen.
"Wir glauben, dass diese Technologie ein großes Potenzial hat, und wir hoffen, dass sie sehr bald für den Menschen entwickelt werden kann", sagt Jaklenec.
In kleineren Tiermodellen erforschen sie das Potenzial von selbstverstärkenden mRNA-Impfstoffen. Sie arbeiten auch mit Wissenschaftlern zusammen, die sich mit HIV-Impfstoffen befassen.
"In letzter Zeit hat es einige Fortschritte gegeben, bei denen sehr komplexe Therapien zu funktionieren scheinen, aber sie sind nicht praktikabel", sagt Jaklenec. "Hier könnte diese spezielle Technologie nützlich sein, denn man muss verschiedene Dinge vorbereiten und verstärken, und das ist mit dieser Technologie möglich.
Dieses System könnte auch über Impfstoffe hinausgehen und für die Verabreichung von Krebstherapien, Hormonen und Biologika in einer Spritze verwendet werden.
Im Rahmen einer neuen Zusammenarbeit mit Forschern der Georgia Tech University wird das Team die Möglichkeit untersuchen, selbstverstärkende Impfstoffe über 3D-gedruckte Mikronadeln zu verabreichen. Diese Impfstoffe, die wie ein Verband auf die Haut geklebt werden, könnten selbst verabreicht und als Reaktion auf lokale Ausbrüche weltweit eingesetzt werden.
