Forscher haben einen experimentellen Nasenspray-Impfstoff an Mäusen entwickelt, der einen umfassenden Schutz gegen eine Reihe von Atemwegsviren, Bakterien und sogar Allergenen bietet. Die Ergebnisse, die am 19. Februar in Science veröffentlicht wurden, deuten auf eine mögliche Zukunft hin, in der eine Einzeldosis mehrere jährliche Impfungen gegen saisonale Atemwegserkrankungen ersetzen und einen schnellen Schutz gegen neu auftretende Pandemien bieten könnte. Dies ist von Bedeutung, da aktuelle Impfstoffe oft Schwierigkeiten haben, mit den sich schnell entwickelnden Krankheitserregern Schritt zu halten, was häufige Aktualisierungen und Auffrischimpfungen erfordert.
Die Grenzen der traditionellen Impfung
Seit über zwei Jahrhunderten basieren Impfstoffe auf der Antigenspezifität – sie präsentieren dem Immunsystem ein erkennbares Stück eines Krankheitserregers, um eine gezielte Reaktion auszulösen. Allerdings ist dieser Ansatz bei schnell mutierenden Viren problematisch. Die jährliche Aktualisierung der Grippeimpfstoffe und die kontinuierliche Anpassung der COVID-19-Boosterimpfungen verdeutlichen die Grenzen dieses Paradigmas. Bali Pulendran von Stanford Medicine bemerkt: „Viren können die Antigene auf ihrer Oberfläche verändern … wie der sprichwörtliche Leopard, der seine Flecken verändert.“
Die meisten Versuche, umfassendere Impfstoffe zu entwickeln, konzentrierten sich auf Virusfamilien, aber ein wirklich universeller Impfstoff schien bisher unrealistisch.
Integrierte Immunität nutzen: Ein neuer Ansatz
Der neue Impfstoff umgeht die traditionelle Antigenspezifität, indem er die natürlichen Kommunikationssignale des Immunsystems während einer Infektion nachahmt. Anstatt virale Komponenten zu verwenden, aktiviert es sowohl die angeborene als auch die adaptive Immunität in einer koordinierten und lang anhaltenden Reaktion. Bestehende Impfstoffe stimulieren in erster Linie das adaptive System (Antikörper und Gedächtnis-T-Zellen), während dieser neue Ansatz die Vielseitigkeit des angeborenen Systems (dendritische Zellen, Neutrophile, Makrophagen) nutzt – das normalerweise schnell abklingt, aber mit den richtigen Signalen verlängert werden kann.
Frühere Untersuchungen zum Tuberkulose-Impfstoff Bacillus Calmette-Guerin (BCG) zeigten einen ungeklärten Kreuzschutz gegen andere Infektionen. Pulendrans Team entdeckte, dass T-Zellen in der Lunge die angeborene Immunaktivität über Monate hinweg aufrechterhielten, indem sie Signale über Zytokine an Krankheitserreger erkennende Rezeptoren, sogenannte Toll-like-Rezeptoren, sendeten.
Wie das Nasenspray funktioniert
Der experimentelle Impfstoff GLA-3M-052-LS+OVA liefert T-Zellsignale, um die angeborene Immunität in der Lunge zu aktivieren. Es enthält außerdem ein harmloses Eiprotein (Ovalbumin), das T-Zellen in die Lunge zieht und so die verstärkte angeborene Reaktion wochenlang aufrechterhält. Mäuse, die drei Dosen Nasenspray erhielten, blieben mindestens drei Monate lang vor SARS-CoV-2 und anderen Coronaviren geschützt.
Ungeimpfte Mäuse erkrankten schwer und starben, während geimpfte Mäuse nur einen minimalen Gewichtsverlust zeigten, überlebten und eine klare Lunge hatten. Der Impfstoff reduzierte die Viruskonzentration um das 700-Fache und löste in nur drei Tagen adaptive Reaktionen aus – viel schneller als die typischen zwei Wochen bei ungeimpften Tieren.
Schutz über Viren hinaus
Der Impfstoff schützte Mäuse auch vor bakteriellen Atemwegsinfektionen (Staphylococcus aureus, Acinetobacter baumannii) und allergischem Asthma, das durch Hausstaubmilben ausgelöst wird. Durch die Unterdrückung allergischer Th2-Immunreaktionen sorgten geimpfte Mäuse für freie Atemwege. Pulendran glaubt, dass dies einen „universellen Impfstoff gegen verschiedene Atemwegsbedrohungen“ darstellt.
Nächste Schritte und möglicher Zeitplan
Versuche zur Sicherheit am Menschen sind geplant, größere Studien sollen folgen. Pulendran geht davon aus, dass im Erfolgsfall innerhalb von fünf bis sieben Jahren ein universeller Atemwegsimpfstoff verfügbar sein könnte. Ein solcher Impfstoff könnte die saisonale Impfung vereinfachen und die Abwehrkräfte gegen künftige Pandemien stärken.
„Stellen Sie sich vor, Sie bekommen im Herbst ein Nasenspray, das Sie vor allen Atemwegsviren, bakterieller Lungenentzündung und Frühjahrsallergenen schützt … Das würde die medizinische Praxis verändern.“
Die Forschung wurde von den National Institutes of Health, der Stiftung Violetta L. Horton Professor, der Stiftung Soffer Fund und Open Philanthropy finanziert. Dies stellt einen großen Wandel in der Impfstoffentwicklung dar und bietet das Potenzial für einen dauerhafteren und breiteren Schutz gegen eine Vielzahl von Atemwegserkrankungen.
