Nanovakzine reduziert Plaquesbildung bei Mäusen

Atherosklerose ist eine chronisch-entzündliche Erkrankung, die durch Ablagerung von Lipiden in Arterienwänden verursacht wird. Ob immuntherapeutische Ansätze die Krankheit verhindern oder behandeln könnten, untersuchten jetzt Forschende um Professor Dr. Lei Zhang von der Nanjing University of Science and Technology in Nanjing, China.

Immunologische Ansätze zur Behandlung der Atherogenese sind nicht neu. Mittels verschiedener antikörper- und zellbasierter Immunstrategien wurde versucht, lipidreiche Plaques zu beseitigen. Vor allem das in den Low-Density-Lipoproteinen (LDL) vorhandene Apolipoprotein B (ApoB) galt als vielversprechender Kandidat für ein Antigen, um eine schützende Immunantwort zu induzieren. Unter den infrage kommenden Peptiden, die von ApoB abgeleitet sind, erwies sich das Peptid p210 als geeignet für atherosklerotische Impfstoffe. Jetzt zeigen die Forschenden aus Nanjing, dass dieses Konzept tatsächlich tragen könnte. Ihre Ergebnisse publizierten sie im Wissenschaftsmagazin »Nature Communications«.

Sie beschreiben dort einen nanotechnologiebasierten Impfstoff, der das Antigen p210 zusammen mit dem immunstimulierenden CpG-Oligodeoxynukleotid (CpG-ODN) als Adjuvans enthält. Diese Komponenten wurden einzeln an superparamagnetische Eisenoxid-Nanopartikel (SPION) gebunden, um die Antigenpräsentation zu optimieren und dendritische Zellen gezielt zu aktivieren.

Die Charakterisierung der Nanopartikel ergab, dass diese eine gleichmäßige Partikelgröße von etwa 15 nm mit hydrodynamischen Durchmessern um 58,6 nm aufweisen. Durch die gezielte funktionelle Beschichtung mit dem CpG-ODN-Adjuvans und dem p210-Peptid wurde die Aufnahme in dendritische Zellen (DC) signifikant gesteigert.

Während CpG-ODN bevorzugt über den Scavenger-Rezeptor-A (SR-A) aufgenommen wurde, der die Aufnahme oxidierter Lipoproteine in Zellen vermittelt, erfolgte die Aufnahme von p210 über makropinozytische und Mannose-Rezeptor vermittelte Mechanismen. Dieser zweigleisige Transportweg verbesserte die Antigenkreuzpräsentation und die Aktivierung von DC, wie die Forschenden durch die verstärkte Expression von Kostimulatoren (CD86, CD80) und MHC-Klasse-I- und -II-Molekülen nachweisen konnten.

In vitro verstärkte der Nanovakzin-Cocktail die Zytokinfreisetzung durch DC, insbesondere IL-12p70, IL-6 und TNF-α, was eine Th1-dominierte Immunantwort begünstigte. Funktionelle Analysen in Kokulturen dendritischer Zellen mit murinen Splenozyten zeigten eine verstärkte Expansion von CD8⁺-Effektorzellen mit ausgeprägtem Effektor-/Gedächtnis-Phänotyp. Zudem induzierten die Impfstoffe eine signifikante IgM- und IgG-Antwort gegen p210, die auch langfristig anhielt.

In einem Atherosklerose-Mausmodell (ApoE^−/−-Mäuse) reduzierte eine dreifache Impfung mit der Nanovakzine die Entwicklung atherosklerotischer Plaques signifikant. Die Plaques in den Aortenwurzeln der behandelten Tiere waren nicht nur kleiner, sondern auch stabiler mit einer erhöhten Kollagen-Anreicherung. Immunhistologische Analysen zeigten eine reduzierte Makrophagen- und DC-Infiltration sowie eine geringere Expression des Adhäsionsmoleküls ICAM-1, was auf eine abgeschwächte entzündliche Reaktion hindeutet.

Mechanistisch betrachtet, modulierte die Nanovakzine sowohl die CD4⁺- als auch die CD8⁺-T-Zell-Populationen so, dass die proinflammatorische T-Zellaktivität insgesamt abnahm. Aufgrund seiner Formulierung reicherte sich der Impfstoff selektiv in den lymphatischen Organen an, sodass eine unspezifische Organverteilung verhindert wurde und dadurch potenzielle Nebenwirkungen minimiert wurden.

Die Studienergebnisse deuten an, dass der SPION-basierte Nanovakzin-Ansatz ein vielversprechendes Konzept für eine präventive Immunisierung gegen Atherosklerose darstellen könnte. So könnte aus der Kombination aus zielgerichteter Antigenpräsentation, verstärkter DC-Aktivierung und der Induktion einer schützenden humoralen sowie zellulären Immunantwort eine neue Strategie zur Behandlung entzündlicher kardiovaskulärer Erkrankungen resultieren.