Protein-basierte Impfstoffe und VLP

Eine Weiterentwicklung der Protein-Impfstoffe sind Vakzinen mit sogenannten virusähnlichen Partikeln (VLP). Diese bestehen aus viralen Struktur-Proteinen, die eine inhärente Eigenschaft zur Selbstorganisation besitzen und die sich spontan zu kleinen Bläschen zusammenlagern, die zumindest in Teilen die Morphologie des Erregers nachahmen. Im Gegensatz zu aktiven Viren sind VLP jedoch nicht infektiös und unfähig sich zu vermehren, da sie kein genetisches Material im Innern enthalten (siehe Grafik). 

VLP präsentieren antigene Epitope in der korrekten Konformation auf ihrer Oberfläche in einer geordenten und hochgradig repetitiven Weise. Durch die redundanten Elemente auf den Partikeloberflächen werden B-Zell-Rezeptoren effektiv vernetzt, was zur Aktivierung der B-Zellen führt. VLP stimulieren sowohl die angeborene als auch die adaptive Immunantwort. Somit kombinieren sie die Eigenschaften von Antigenen und Adjuvanzien. Zudem werden sie wegen ihrer partikulären Morphologie von professionellen Antigen-präsentierenden Zellen, insbesondere dendritischen Zellen, effizient aufgenommen und in den Zellen prozessiert. Über MHC-Klasse-II-Moleküle werden die Antigene dem Immunsystem präsentiert, wodurch unter anderem die Reifung von CD4⁺-T-Helferzellen induziert wird. Ein Wirkverstärker ist bei diesen VLP-Vakzinen nicht notwendig. 

Dies alles sind Eigenschaften, die VLP-basierten Impfstoffen in den kommenden Jahren ein erhebliches Potenzial attestieren. Unter den Kandidatenprojekten zur Entwicklung von SARS-CoV-2-Impfstoffen finden sich laut WHO derzeit elf Vertreter, die auf VLP basieren, in der Präklinik.

Das Konzept der VLP ist nicht neu. Alle vier auf dem Markt befindlichen rekombinanten Impfstoffe gegen das Hepatitis-B-Virus (HBV) und das humane Papillomavirus (HPV) basieren auf hochgereinigten VLP. Der HBV-Impfstoff gilt als einer der ersten großen Erfolge für diese Impfstoffklasse. Er ist schon seit 1986 verfügbar. Zudem war das Hepatitis-B-Oberflächenantigen (HBsAg) das erste Impfantigen, das gentechnisch hergestellt wurde.

Typisch ist, dass die Antigene, die sich zu VLP zusammenlagern, gentechnisch in verschiedenen Expressionssystemen hergestellt werden, darunter Säugetier-, Insekten-, Hefe-, Bakterien- und sogar Pflanzenzellen. Denn noch während der Synthese bilden sich die geordneten Strukturen, die entweder nicht umhüllt oder umhüllt sein können. Im Allgemeinen besteht ein umhülltes VLP aus Matrixproteinen, die mit einer vom Expressionswirt stammenden Lipidmembran umgeben ist, wobei Glykoproteine in die Lipidschicht eingebettet sind.

Das gentechnische Methodenspektrum erlaubt es zudem, chimäre VLP herzustellen. Diese enthalten Fusionsproteine als Impfstoffantigene. Oder die Impfantigene bestehen aus chemischen Konjugaten mit viralen Strukturproteinen.

Fazit: VLP-haltige SARS-CoV-2-Impfstoffe werden mit Sicherheit das Impfstoffspektrum gegen das neue Coronavirus bereichern. Das Konzept ist plausibel und durch die HBV- und HPV-Impfstoffe bestens erprobt. Von den bei der WHO aufgelisteten Impfstoffkandidaten dieses Typs befindet sich zwar noch keiner in der klinischen Phase. Aber das wird sich in absehbarer Zeit ändern.