Universität Basel entwickelt neuartigen Covid-19-Impfstoff basierend auf abgewandelten Coronaviren

DMZ –  WISSENSCHAFT ¦ Lena Wallner ¦                             

Neuer Covid-19-Impfstoff basierend auf abgewandelten Coronaviren: Forschungsergebnisse der Universität Basel

Forscher der Universität Basel haben einen vielversprechenden Ansatz für einen neuen Covid-19-Impfstoff entwickelt. Das neuartige Vakzin basiert auf abgewandelten Coronaviren, die in der Lage sind, in Zellen einzudringen und eine effiziente Immunantwort hervorzurufen, sich aber im Körper nicht vermehren können. In Tierversuchen erwies sich der Impfstoff als wirksam im Schutz vor der Erkrankung und konnte sogar die Übertragung des Virus verhindern. Klinische Studien am Menschen sollen in Kürze folgen.

Die Verfügbarkeit von sicheren und wirksamen Covid-19-Impfstoffen seit Anfang 2021 hat die Verbreitung von Sars-CoV-2 nicht vollständig gestoppt, da weiterhin neue Varianten auftreten. Während in einigen Regionen der Bevölkerung der Zugang zu Impfstoffen fehlt, besteht in anderen Bereichen ein Mangel an Vertrauen in die neuartigen mRNA-Impfstoffe. Neue Impfstoffe, die einfach zu lagern und zu verabreichen sind und einen effektiven Immunschutz bieten, sind daher von großer Bedeutung, um das Coronavirus nachhaltig einzudämmen.

Ein Team von Forschern unter der Leitung von Prof. Dr. Thomas Klimkait vom Departement Biomedizin der Universität Basel präsentiert nun in Zusammenarbeit mit dem Unternehmen RocketVax ein Impfstoffkonzept, das potenziell eine neue Generation von Impfstoffen gegen Sars-CoV-2 hervorbringen könnte. Das Konzept ist zudem flexibel genug, um schnell auf neue Virusvarianten und andere Viren angepasst werden zu können. Die vielversprechenden Ergebnisse wurden zur unabhängigen Begutachtung und Publikation bei einem Fachjournal eingereicht und sind bereits auf einem Preprint-Server zugänglich.

Der Impfstoff basiert auf dem Prinzip der "1-Zyklus-Viren", wie die Forscher sie nennen. Dabei handelt es sich um abgewandelte Versionen des Virus, die im Labor vermehrbar sind, sich jedoch in Körperzellen nach dem ersten Eindringen nicht weiter vermehren können.

Normalerweise enthält ein Virus die genetischen Informationen für alle Bauteile, die für die Bildung neuer Viruspartikel erforderlich sind. Sobald das Virus in eine Körperzelle gelangt, nutzt es die Zellmaschinerie, um sich selbst zu replizieren. Anschließend zerstören die neu gebildeten Viren die Zelle und infizieren weitere Zellen.

Bei dem entwickelten Impfstoff haben die Forscher das genetische Material des Virus modifiziert, indem sie unter anderem ein bestimmtes Gen aus dem Bauplan für die Virushülle entfernt haben. Ohne diese Hüll-Komponente können keine neuen Viruspartikel gebildet werden. Die Körperzellen produzieren jedoch die Einzelteile des Virus, die sie an ihrer Oberfläche präsentieren. Dadurch erkennt das Immunsystem die Virus-Bausteine und baut einen wirksamen Immunschutz auf.

Um die nicht vermehrungsfähigen Viren dennoch für die Impfstoffherstellung zu vermehren, haben die Forscher eine spezielle Zelllinie entwickelt. Diese Zellen wurden genetisch so verändert, dass sie den Baustein des Virus dauerhaft produzieren können. Durch die Zugabe des abgewandelten Viruserbguts (mit unvollständigem Bauplan für die Virushülle) werden in den Produktionszellen neue Viruspartikel gebildet.

Der Impfstoff wird beim Menschen voraussichtlich über die Nase oder den Mund verabreicht werden. Aufgrund der Stabilität der "1-Zyklus-Viren" kann der Impfstoff einfach im Kühlschrank gelagert werden. Das Forschungsteam plant nun die Produktion des Impfstoffs sowie eine erste Studie mit einer kleinen Gruppe von Probanden in der Schweiz.

Das entwickelte Konzept ermöglicht zudem eine schnelle Anpassung des Impfstoffs an neue Varianten oder sogar ein mögliches "Sars-CoV-3". Durch die Verwendung einzelner genetischer Bausteine des Virus ist es relativ einfach, beispielsweise den Abschnitt mit dem Bauplan für das Spike-Protein auszutauschen, wenn eine neue Variante mit veränderten Mutationen auftaucht.

Die Rückverwandlung der Impfviren in ihre ursprüngliche Form ist laut den Forschern unmöglich. Das fehlende Gen für den Virushüllen-Baustein befindet sich im Zellkern der Produktionszellen, während das Viruserbgut immer außerhalb des Zellkerns bleibt. Daher haben die beiden keinen Kontakt, und das Viruserbgut kann sich nicht wieder zur ursprünglichen Version vervollständigen.

Die Forschungsgruppe um Prof. Dr. Thomas Klimkait und Dr. Christian Mittelholzer hat das System zum Patent angemeldet. Die Entwicklung und präklinischen Studien des neuen Impfstoffs wurden in Zusammenarbeit mit RocketVax und dem Friedrich-Loeffler-Institut in Deutschland durchgeführt. Die Kooperation ist Teil einer Forschungskooperation mit dem Universitätsspital Basel und dem Schweizerischen Tropen- und Public Health-Institut (Swiss TPH). Die präklinischen Forschungsarbeiten wurden durch eine Anschubfinanzierung des Universitätsspitals Basel und des Kantons Basel-Stadt unterstützt. Das Projekt erhielt auch finanzielle Unterstützung von Innosuisse.

Quelle

Martin Lett, Fabian Otte, David Hauser et al.

Single-cycle SARS-CoV-2 vaccine elicits high protection and sterilizing immunity in hamsters

Preprint auf bioRxiv: 10.1101/2023.05.17.541127