Auf eine Heilung geschossen

Bryce Chackerian stellt Impfstoffe nach Maß her, ein Partikel nach dem anderen

Das Bild auf dem Bildschirm sieht aus wie ein holpriger Fußball, der mit roten, grünen und blauen Flecken (und einigen zufälligen gelben Punkten) übersät ist.

Aber dieser seltsame Ball hat nichts mit Sport zu tun. Es stellt vielmehr einen mutigen neuen Weg dar, etwas zu entwickeln, das Sie wahrscheinlich vor Jahren von Ihrem Arzt erhalten haben: einen Impfstoff.

Unter einem Mikroskop multipliziert sich diese holprige Kugel in einem Graustufenbild in viele identische. „Es ist nur die Hülle des Virus“, erklärt Bryce Chackerian, PhD.

Seit Jahrzehnten verschaffen ihm diese Granaten – bekannt als virusähnliche Partikel oder VLPs – einen Vorteil gegenüber seinen Gegnern im eigenen Revier.

Chackerian, Professor und stellvertretender Vorsitzender des Department of Molecular Genetics & Microbiology, wuchs in der Bay Area auf, wo sein Vater als Chemiker für die NASA arbeitete. Obwohl er sagt, dass Wissenschaft in ihrer Heimat nicht oft diskutiert wurde, ging Chackerian während der molekularbiologischen Revolution in den 1980er Jahren an die University of California, Berkeley.

Dort studierte er Bakteriengenetik und promovierte schließlich in Mikrobiologie an der University of Washington, während er bei Julie Overbaugh, PhD, das humane Immunschwächevirus (HIV) studierte. „In diesem Labor interessierte ich mich dafür, im Wesentlichen die Wirt-Pathogen-Interaktionen zu untersuchen“, sagt Chackerian.

Normalerweise achtet das Immunsystem auf fremde Eindringlinge, einschließlich Viren. "Viren sind einzigartige Strukturen", sagt Chackerian. "Sie unterscheiden sich sehr von den Dingen, die Sie in Ihrem Körper haben." Aufgrund ihrer einzigartigen Geometrie kann Ihr Immunsystem das Virus erkennen und bekämpfen.

Einige Viren und Krankheitserreger haben Wege gefunden, ihre außerirdischen Eigenschaften zu verbergen, indem sie einen "Schutzschild" aus Zuckern verwenden, der es ihnen ermöglicht, einer Entdeckung zu entgehen oder sich zu entwickeln, bevor sie erkannt werden. "Dies sind alles Dinge, die eine sogenannte antigene Variation aufweisen, also ändern sich die Proteine ​​​​ständig, um Immunreaktionen zu umgehen", sagt Chackerian.

Wie besiegen Sie also ein Virus, das Ihr Immunsystem bereits ausmanövriert hat? Einfach gesagt, Sie ahmen es nach.

Chackerian lernte dies zum ersten Mal bei John Schiller, PhD, einem der Forscher, deren Arbeit zum Impfstoff gegen das humane Papillomavirus (HPV) führte, am National Cancer Institute. „Es war eine aufregende Zeit im Labor, weil sie diese virusähnliche Partikeltechnologie entwickelt hatten“, erinnert sich Chackerian.

Schillers Team fand heraus, dass sich ein Überschuss an viralen Proteinen spontan zu einem Partikel verweben könnte, das aussieht wie ein Virus, dem aber die infektiösen Anteile fehlen. Als Chackerian in Schillers Labor anfing, hatten sie damit begonnen, diese Partikel zu verwenden, um Impfstoffe herzustellen, darunter einen für HPV. „Weil es wie das Virus aussieht“, erklärt Chackerian, „wenn man es als Immunogen verwendet, löst es Antikörperreaktionen aus, die einen vor einer Infektion durch das Virus schützen können.“

Dies war nur der Anfang dessen, wofür diese Technologie verwendet werden konnte.

Chackerian fragte sich, ob diese Partikel in Impfstoffen für andere Erkrankungen verwendet werden könnten, und begann, den VLPs Dinge hinzuzufügen, die normalerweise keine Immunantwort auslösen würden. Dazu gehörten Teile unserer eigenen Proteine ​​- wie CCR-5, der an der HIV-Infektion beteiligte Rezeptor, oder TNF-a, ein Protein, das an Arthritis und Psoriasis beteiligt ist - die oft mit pharmazeutisch hergestellten Antikörpern behandelt werden.

"Im Grunde funktioniert es", sagt Chackerian. "Wir nehmen ein kleines Stück TNF-a oder CCR5, ordnen es auf der Oberfläche des VLP an und verwenden diese VLPs dann als Immunogen. Sie können wirklich starke Reaktionen gegen Selbstantigene erhalten."

Durch die Sättigung der VLPs mit diesen Selbstantigenen sieht Chackerian eine stärkere Antikörperproduktion durch das Immunsystem, die länger anhält als andere Therapien. Dies öffnet die Tür für wirksamere Impfstoffe gegen Krankheiten, die niemand für vermeidbar halten würde.

"Einer der Gründe, warum wir dachten, dass ein Impfstoff eine gute Idee sein könnte, ist, dass insbesondere monoklonale Antikörper sehr teuer sind und Impfstoffe im Allgemeinen billig sind", sagt Chackerian. Eine im Jahr 2018 veröffentlichte Studie Amerikanisches Journal of Managed Care berichteten, dass die durchschnittlichen jährlichen Kosten der Behandlung mit monoklonalen Antikörpern für Krankheiten wie Krebs oder Herz-Kreislauf-Erkrankungen etwa 100,000 US-Dollar betrugen.

„Dies könnte eine Möglichkeit sein, eine Alternative zu monoklonalen Antikörper-basierten Therapien bereitzustellen“, sagt er.

Im Jahr 2004 fand Chackerian andere Forscher, mit denen er diese vielseitige Technologie entwickeln konnte, nachdem er eine Fakultätsstelle an der UNM angetreten hatte. In David Peabody, PhD, fand er schnell einen Partner, der sich für diese Arbeit interessierte und seit Jahrzehnten Bakteriophagen – Viren, die auf Bakterien abzielen – untersucht hatte.

Chackerian erklärt, dass die Phagen von Peabody nicht nur in der Lage waren, sich zu VLPs zu organisieren, sondern dass diese Partikel auch einfacher zu produzieren und kurze Antigenstücke daran zu befestigen waren. Er sagt, dass diese Zusammenarbeit für ihre heutige Arbeit von entscheidender Bedeutung war.

„Es war großartig – wir betreiben im Grunde ein gemeinsames Labor“, erklärt Chackerian. "Es ist immer gut, Leute zu haben, von denen man Ideen wegwerfen kann."

Seine kollaborative Denkweise hat sich auf mehrere andere Labore in anderen Abteilungen auf dem Campus ausgeweitet. „Es war eine wirklich schöne Sache an der UNM zu arbeiten – diese Kooperationen zu gründen war einfach“, sagt er.

Sie arbeiten auch mit Universitäten im ganzen Land zusammen und untersuchen Impfstoffe gegen Malaria, Chlamydien und Zika sowie gegen hohen Cholesterinspiegel und Krebs.

Die Arbeit von Chackerian und Peabody hat mehrere Patente hervorgebracht sowie einen neuen Ansatz für die Verwendung von VLPs: die Entdeckung von Immunzielen unter Verwendung einer Bibliothek potenzieller Ziele.

„Die Idee hinter diesem anderen System ist, dass es diesen ganzen Prozess (Versuch und Irrtum) im Wesentlichen eliminiert“, erklärt er. "Wir können diese zufälligen Bibliotheken erstellen und dann sehen, welche am besten zu unseren Zielen passt."

Ihre zielgerichtete VLP-Plattform wurde zur Grundlage für ein neues Biotechnologie-Unternehmen namens Agilvax, das Chackerian und Peabody mitgegründet haben und für das sie als Beiratsmitglieder tätig sind. Das Unternehmen nutzt die Plattform derzeit, um einen Impfstoff gegen Brustkrebs zu entwickeln.

Trotz seiner facettenreichen Karriere glaubt Chackerian, dass sein Vermächtnis auch in der nächsten Generation von Forschern liegt. Das Wissen und die Leidenschaft, die er von seinen Mentoren erlernt hat, gibt er an seine eigenen Studenten und Techniker weiter.

„Ich hatte wirklich Glück, dass so viele großartige Leute im Labor arbeiten“, sagt er und fügt hinzu, dass es genauso lohnend war, ihnen dabei zuzusehen, wie sie ihre eigene Karriere machten, wie seine eigene.

Chackerians gegenwärtiges Ziel ist es, einen Impfstoff in klinische Studien zu bringen, obwohl er weiß, dass dies eine Herausforderung sein wird. "Wir haben Impfstoffe gegen die meisten Dinge, für die es einfach ist, einen Impfstoff herzustellen", erklärt er, "also bleiben die harten Dinge übrig."

Dies scheint ihn jedoch nicht zu stören - stattdessen treibt es seinen Wunsch an, so viel wie möglich von den Experten zu lernen, mit denen er zusammenarbeitet, um seine VLPs für bessere Behandlungen einzusetzen.

„Ich mag es, in der Akademiker zu sein“, sagt er. „Ich mag es, die F&E-Person zu sein – na ja, eher die R-Person und nicht die D-Person – das ist das Zeug, das ich gerne mache.“