Neue Technologie soll Wirksamkeit erhöhen

Impfstoffe auf mRNA-Basis enthalten die Bauanleitung für Proteine, auf die das Immunsystem anspringen soll. Anders als bei herkömmlichen Impfstoffen wird das Antigen bei dieser Impfstoffform nicht angeliefert, sondern in den Körperzellen produziert und auf der Zelloberfläche präsentiert. Ein Problem bei manchen mRNA-Impfstoffkandidaten besteht allerdings darin, dass einige der gebildeten Antigene nicht effizient an die Zelloberfläche gelangen können. Sie bleiben tief in den Zellen stecken und lösen deshalb keine Immunreaktion aus.

Forschende um Dr. Zhenhao Fang und Valter S. Monteiro von der Yale University School of Medicine in New Haven, USA, haben eine Technologie entwickelt, um hier Abhilfe zu schaffen. Im Fachjournal »Nature Biomedical Engineering« stellen sie einen modularen Vakzinierungs-Plattformansatz (MVP) vor, der die Immunogenität von Impfstoffen mit mRNA-Lipid-Nanopartikeln (LNP) verbessern soll.

Der Trick: Die Plattform stattet die Antigene mit einer Art »Zell-GPS« aus, wie der Seniorautor der Publikation, Professor Dr. Sidi Chen, in einer Mitteilung der Universität erläutert. Das System leitet die von der mRNA abgelesenen Proteine zur Zelloberfläche (Cell Surface Targeting, CST). So soll sichergestellt werden, dass alle durch mRNA-Impfstoffe codierten Antigene dem Immunsystem ausreichend gut präsentiert werden können.

Bei der Entwicklung der MVP diente das SARS-CoV-2-Spike-Protein-Antigen als Benchmark, da dieses bekanntermaßen hohe Antikörpertiter induziert. Die Immunogenität von optimierten mRNA-Konstrukten testeten die Forschenden mit mehreren Antigenen des Mpoxvirus, des Varizella-Zoster-Virus und des Humanen Papillomavirus. In allen Fällen führte die Verwendung der optimalen CST-Module zu signifikant höheren Antikörpertitern und verbesserten T-Zell-Antworten. Darüber hinaus konnte das Team zeigen, dass die Plattform universell einsetzbar ist und nicht nur für Infektionskrankheiten, sondern auch für therapeutische Impfstoffen gegen chronische Infektionen und Krebserkrankungen angepasst werden kann.

Alles in allem stellt die MVP einen robusten, skalierbaren und universell einsetzbaren Ansatz dar, um die Leistung von mRNA-Impfstoffen systematisch zu steigern. Durch die Modularität des Systems können neue Antigene schnell mit optimalen Targeting-Modulen kombiniert werden, was die Entwicklungszeit für neue Impfstoffe erheblich verkürzen könnte. Ein Patentantrag (PCT/US2023/081090) wurde bereits eingereicht.