Entwicklung eines Impfstoffs gegen COVID-19

UNM-Wissenschaftler wenden ihre virusähnlichen Partikel an, die austauschbare Teile verwenden, um das Virus zu bekämpfen, das COVID-19 verursacht

David Peabody, PhD, und Bryce Chackerian, PhD, stellen Impfstoffe aus Partikeln her, die das Gegenteil von Trojanischen Pferden sind: Sie sehen von außen tödlich aus, sind aber von innen harmlos.

Die Idee, sagt Peabody, besteht darin, den Körper vorzutäuschen, er sei mit einem mikroskopisch kleinen Feind infiziert. Die Reaktion des Körpers auf die vermeintliche Infektion bereitet ihn auf einen Angriff durch den wahren Feind vor.

Wissenschaftler der University of New Mexico, Peabody und Chackerian, verwenden einen einjährigen Zuschuss von 250,000 US-Dollar, um einen Impfstoff zum Schutz vor COVID-19 unter Verwendung der von ihnen entwickelten virusähnlichen Partikel herzustellen.

Die kugelförmigen Partikel werden von Bakterien produziert und können wie alles Gefährliche aussehen: ein Parasit, eine Krebszelle, ein Virus. Peabody kann die Partikel gentechnisch so verändern, dass sie einen Teil der Oberflächenproteine ​​des Parasiten, der Zelle oder des Virus - der Teil wird als Epitop bezeichnet - nach außen zeigen. Das sich wiederholende Epitopmuster regt das Immunsystem an, stark zu reagieren und Antikörper gegen das Epitop zu bilden.

Das Dekorieren der Außenseite virusähnlicher Partikel mit Epitopen reicht jedoch nicht aus, um Krankheiten abzuwehren. Antikörper sind so einzigartig geformt wie die Epitope, an die sie binden. Chackerian erklärt, dass nicht alle Antikörper einen Virus stoppen können.

"Bei viralen Impfstoffen besteht das Ziel darin, neutralisierende Antikörper zu produzieren", sagt er. "Dies ist ein Antikörper, der an das Virus binden und dann effektiv verhindern kann, dass das Virus eine Zelle infiziert."

Um einen Impfstoff gegen COVID-19 herzustellen, nutzen Chackerian und Peabody das Wissen über das Genom des SARS-CoV-2-Virus, das die Atemwegserkrankung verursacht.

Peabody fasst zusammen: „Wir stellen ein virusähnliches Partikel her, das auf seiner Oberfläche Teile von SARS-CoV-2 zeigt. Und wenn diese Teile von SARS-CoV-2 Antikörper auslösen, die das Virus neutralisieren, ist das ein Impfstoff.“

Peabody und Chackerian sagen, dass sie schnell Impfstoffkandidaten herstellen können und über ein System verfügen, das das Immunsystem anweisen kann, auf bestimmte Epitope zu reagieren. Zuvor wurden ihre virusähnlichen Partikel verwendet, um Impfstoffe gegen humane Papillomaviren, Malaria und sogar metastasierende Brustkrebszellen herzustellen.

"Das Ziel", sagt Chackerian, "wäre es, einen Impfstoff zu entwickeln, der starke und lang anhaltende Reaktionen auf die Teile des Virus entwickelt, die für seine Funktion entscheidend sind."

Peabody und Chackerian kennen die spezifischen Teile des SARS-CoV-2-Virus nicht, auf die sie abzielen sollen, aber sie können fundierte Vermutungen anstellen. Neben der Genomsequenz des SARS-CoV-2-Virus liegen ihnen Informationen darüber vor, wie das Immunsystem der Menschen während des SARS-Ausbruchs im Jahr 2003 auf ein ähnliches Virus reagiert hat. Peabody sagt, dass die beiden Viren strukturell ähnlich genug sind, dass sie wahrscheinlich kritisch sind Epitope.

Jeder Impfstoffkandidat muss jedoch auf seine Fähigkeit getestet werden, Antikörper hervorzurufen, die das Eindringen von Viren in eine Zelle blockieren. Das Testen erfordert Zeit und ein wissenschaftliches Team. Das Team von Peabody und Chackerian umfasst Steven Bradfute, PhD, vom UNM Center for Global Health, und Kathryn Frietze, PhD, und Alison Kell, PhD, von der Abteilung für Molekulare Genetik und Mikrobiologie der UNM.

Um eine Pipeline möglicher Impfstoffe zu erstellen, wählen Peabody und Frietze potenzielle Epitop-Ziele aus und entwickeln die virusähnlichen Partikel. Chackerian impft Versuchstiere und entnimmt ihnen Blutproben. Er und Kell führen auch Studien durch, um zu bestätigen, dass die Impfstoffe tatsächlich an ihre beabsichtigten zellulären Ziele binden. Und Bradfute testet Blutproben der Tiere, um sicherzustellen, dass ihre Antikörper eine Infektion blockieren.

Diese Arbeit und diese Tests finden vor klinischen Studien statt. Sobald ein Impfstoffkandidat in einer klinischen Studie erfolgreich ist, planen Peabody und Chackerian jedoch, mit einem Partner zusammenzuarbeiten und erwarten, in kurzer Zeit große Mengen an Impfstoff herzustellen.

Klinische Studien können jedoch Jahre dauern, um Sicherheit und Wirksamkeit zu gewährleisten. Peabody und Chackerian sehen jedoch einen weiteren Vorteil, den die virusähnlichen Partikel bieten können.

„Wir stellen uns eine Welt vor, in der es eine Plattformtechnologie gibt, die für den Einsatz [in Menschen] vorab zugelassen ist, mit austauschbaren Teilen, die Sie austauschen, um der Bedrohung zu entsprechen, die Sie bekämpfen möchten“, sagt Peabody. "[Also] dass das Hinzufügen eines weiteren Epitops von einem anderen Wirkstoff schneller genehmigt wird, als wenn Sie ganz von vorne beginnen müssen."

David Peabody, PhD, ist Professor in der Abteilung Molekulare Genetik und Mikrobiologie der UNM School of Medicine und allgemeines Mitglied des UNM Comprehensive Cancer Center.

Bryce Chackerian, PhD, ist Professor und stellvertretender Vorsitzender der Abteilung für Molekulare Genetik und Mikrobiologie an der UNM School of Medicine und ordentliches Mitglied des UNM Comprehensive Cancer Center.

Das National Cancer Institute der National Institutes of Health unterstützt die in dieser Veröffentlichung unter der Preisnummer P30CA118100-15S5 berichtete Forschung. Hauptprüfer: David Peabody, PhD. Für den Inhalt sind ausschließlich die Autoren verantwortlich und geben nicht unbedingt die offiziellen Ansichten der National Institutes of Health wieder.