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Die Diskussion rund um das Thema mRNA Impfstoffe ist noch weiterhin aktuell, auch wenn wir schon seit langer Zeit diese Technologie erfolgreich zum Schutz vor COVID-19 verwenden. Mit dem Versprechen einer ganz neuen Klasse anderer mRNA-Impfstoffe, die auf demselben mRNA-Mechanismus wie COVID-19 beruhen, geht die Geschichte dieser neuartigen Behandlung nun aber weiter. Forscher arbeiten daran andere Infektionskrankheiten wie Grippe, Herpes und andere sexuell übertragbare Infektionen zu untersuchen, die mit einem wirksamen mRNA-Impfstoff verhindert werden könnten. Bevor wir aber nun in die Materie einsteigen, klären wir erst noch eine grundlegende Frage.
Der Impfstoff verwendet Boten-RNA, oder mRNA, um den Körper anzuweisen, bestimmte Proteine, so genannte Spike-Proteine, zu produzieren. Diese Proteine sehen denen des Virus ähnlich, und dieses Antigen veranlasst das körpereigene Immunsystem, spezifische Antikörper zu bilden, die das echte Virus bekämpfen können, falls der Körper dem Virus ausgesetzt ist.
Das bedeutet, zunächst wird der COVID-19-mRNA-Impfstoff in den Oberarmmuskel verabreicht. Die mRNA dringt dadurch in die Muskelzellen ein und weist den Zellapparat an, ein harmloses Stück des so genannten Spike-Proteins zu produzieren. Das Spike-Protein befindet sich auf der Oberfläche des Virus, das COVID-19 verursacht.
Nachdem das Proteinstück hergestellt wurde, bauen unsere Zellen die mRNA ab und entfernen sie. Anschließend zeigen unsere Zellen das Spike-Proteinstück auf ihrer Oberfläche. Unser Immunsystem erkennt, dass das Protein dort nicht hingehört. Dies veranlasst unser Immunsystem, Antikörper zu produzieren und andere Immunzellen zu aktivieren, um das zu bekämpfen, was es für eine Infektion hält. Und so ist unser Körper am Ende auch in der Lage eine echte Infektion mit dem Virus, das COVID-19 verursacht, zu bekämpfen.
„Es gibt einige entscheidende Vorteile der Verwendung von mRNA-Impfstoffen im Vergleich zu anderen Arten von Impfstoffen“, so Weissman, Professor für Infektionskrankheiten an der Perelman School of Medicine.
Weissman weist darauf hin, dass mRNA-Impfstoffe sowohl einfacher herzustellen als auch möglicherweise wirksamer sind als andere Arten von Impfstoffen.
Wie beim COVID-19-Impfstoff ist es möglich, andere mRNA-Impfstoffe schnell zu entwickeln: „mRNA-Impfstoffe sind im Grunde genommen Plug-and-Play. Wir glauben, dass man den Teil der mRNA, der für ein Protein kodiert, verändern kann, indem man einen neuen Code einfügt, der spezifisch für das Virus ist, vor dem wir uns schützen wollen, und den Körper veranlasst, Proteine zu produzieren, die den Proteinen des Virus entsprechen. Wir müssen nicht eine völlig neue Formel entwickeln und herstellen.
Ein weiterer Vorteil ist die Geschwindigkeit, mit der mRNA-Impfstoffe hergestellt werden können. Bei anderen Impfstofftypen wie abgeschwächten Lebendimpfstoffen (z. B. Masern-, Mumps- und Rötelnimpfstoff) oder inaktivierten Impfstoffen (z. B. Grippe- und Polioimpfstoffe) müssen die tatsächlichen Krankheitserreger transportiert und während des Herstellungsprozesses repliziert werden, so Weissman. „Das bedeutet eine schnellere Produktion, was wichtig ist, wenn eine neue Infektionskrankheit auftaucht, gegen die wir uns schnell schützen müssen.
Die häufigste sexuell übertragbare Krankheit (STD), das Herpes-simplex-Virus 2 (HSV-2), ist eine nicht heilbare Krankheit, die schmerzhaft sein kann, das Risiko für andere Infektionen (wie HIV) erhöht und für Neugeborene und Föten von mit dem Virus infizierten Müttern tödlich sein kann. Eine weitere Gefahr der Krankheit: HSV-2 bleibt oft unentdeckt.
„HSV-2 wirkt sich auch auf die geistige und emotionale Gesundheit aus“, so Harvey Friedman, MD, Professor für Infektionskrankheiten und HSV-Forscher. „Diejenigen, die die Krankheit haben, müssen sich Gedanken darüber machen, ob sie die Krankheit an andere weitergeben und sich auf sexuelle Beziehungen einlassen. Es gibt zwar Behandlungen und Möglichkeiten, die Übertragung der Krankheit auf Sexualpartner einzuschränken, aber es gibt derzeit keine Behandlungen, die den Geschlechtsverkehr mit jemandem, der HSV-2 hat, völlig sicher machen.“
Um die vielen verschiedenen negativen Auswirkungen von HSV-2 zu bekämpfen, entwickeln Friedman, Weissman und ihre Kollegen einen mRNA-Impfstoff gegen HSV-2. Vor der COVID-19-Pandemie zeigte eine Studie ihres mRNA-Herpesimpfstoffs an Mäusen, dass fast alle Mäuse, die geimpft und dann dem HSV-2 ausgesetzt wurden, eine sterilisierende Immunität aufwiesen, was bedeutet, dass nach der Exposition keine Menge der Krankheit im Körper vorhanden war.
Dieser mRNA-Herpesimpfstoff hat das Potenzial, so wirksam zu sein, weil er Antikörper gegen drei verschiedene HSV-2-Proteine stimuliert, was bei einem mRNA-Impfstoff problemlos möglich ist.
„Ein Antikörper verhindert, dass das Herpesvirus in die Zellen eindringt, und zwei weitere verhindern, dass das Virus die typischen Schutzfunktionen des Immunsystems ausschaltet“, . „Andere Impfstoffe, die anderswo gegen HSV-2 entwickelt werden, zielen nur auf diesen ersten Antikörper ab“.
Friedman und Weissman sind auf dem besten Weg, in diesem Jahr mit der klinischen Erprobung ihres HSV-2-mRNA-Impfstoffs zu beginnen.
Alle Geschlechtskrankheiten sind unterschiedlich, so dass dieser Impfstoff für HSV-2 nicht gegen andere Geschlechtskrankheiten schützen würde, aber Friedman glaubt, dass mRNA, sobald Ziele für andere spezifische Geschlechtskrankheiten identifiziert sind, „der beste Weg sein könnte, einen wirksamen Impfstoff zu entwickeln„.
Die saisonale Grippe, die in Deutschland jedes Jahr für Hunderte bis Tausende von Todesfällen verantwortlich ist, stellt ein ständiges Risiko für Infektionskrankheiten dar, so Scott Hensley, PhD, Professor für Mikrobiologie an der Penn. Pandemien können auch auftreten, wenn neue Influenzaviren von Tieren auf den Menschen übergehen.
„Influenzaviren verändern sich ständig„, so Hensley. „Wir müssen neue Impfstoffe entwickeln, die eine Immunität gegen verschiedene Virusstämme hervorrufen, und wir brauchen neue Impfstofftechnologien, die schnell aktualisiert werden können, um mit diesen schnelllebigen Viren Schritt zu halten.
Derzeit müssen Wissenschaftler und Impfstoffhersteller das Virus und die Mutationstrends studieren, um vorherzusagen, wie das Virus aussehen wird, damit sie jedes Jahr neue saisonale Impfstoffe entwickeln können.
„Die mRNA-Technologie erfüllt alle Voraussetzungen für Grippeimpfstoffe„, so Hensley. „Diese Impfstoffe lösen hohe Mengen an Antikörpern aus, die antigenisch unterschiedliche Virusstämme erkennen, und die Impfstoffe selbst können leicht aktualisiert werden.“
Gemeinsam entwickelten Hensley und Weissman einen H1N1-mRNA-Impfstoff und stellten fest, dass dieser bei Mäusen und Frettchen anhaltend hohe Antikörperspiegel hervorruft. Dabei geht es um Epitope, Teile von Antigenen, an die sich Antikörper anlagern (wie das Spike-Protein im Fall der COVID-19-Impfstoffe). Wichtig ist, dass ihr H1N1-Grippeimpfstoff Antikörper auslöst, die auf Epitope abzielen, die bei vielen verschiedenen Grippevirusstämmen konserviert sind, und daher einen universellen Schutz gegen viele Grippevarianten bieten könnten.
Es wurden bereits kleine Humanstudien mit mRNA-Impfstoffen gegen Influenzaviren durchgeführt, und angesichts des Erfolgs der mRNA-Impfstoffe gegen SARS-CoV-2 beim Menschen wird sich dieser Bereich wahrscheinlich ausweiten.
Da die COVID-19-Pandemie noch nicht vorbei ist und weiterhin neue Varianten auftauchen, ist ein Impfstoff wie der mRNA-COVID-19-Impfstoff, der im Vergleich zu anderen Impfstoffformaten leichter an neue Varianten angepasst werden kann, nach wie vor von großem Wert. Weissmans Labor forscht an neuen Formeln, die ein breiteres Spektrum von Coronaviren und COVID-19-Varianten abdecken könnten.
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