Fortschritte bei Nasalimpfstoffen gegen COVID-19

Das Atmungssystem ist vielen äusseren Bedrohungen ausgesetzt, wie Keimen, die ernsthafte Krankheiten wie COVID-19, Grippe und Tuberkulose verursachen können. Es ist vorteilhaft für unseren Körper, diese Keime frühzeitig abzuwehren, insbesondere in der Nase, bevor sie die Lunge oder den Blutkreislauf erreichen. Eine vielversprechende Methode zur Stärkung unserer Immunabwehr sind nasale Impfungen. Diese Methode nutzt ein spezielles Immunsystem, das im Nasenbereich angesiedelt ist.

Nasenimpfstoffe haben einige Vorteile im Vergleich zu normalen Spritzen. Sie können Immunantworten sowohl im Körper als auch in der Nase auslösen, was wichtig ist, wenn Keime durch die Nase eindringen. Ausserdem benötigen nasale Impfstoffe keine Nadeln, was sie für die Patienten einfacher und sicherer macht.

#Intranasale Impfstoffe gegen Grippe und COVID-19

Die Entwicklung von nasalen Impfstoffen war sehr erfolgreich, besonders bei der Grippe. Mehrere nasale Impfstoffe wie FluMist und Nasovac sind bereits zugelassen. Diese Impfstoffe haben gezeigt, dass sie besser funktionieren als reguläre Impfstoffe, da sie starke Immunreaktionen hervorrufen, ohne zusätzliche Zutaten zu benötigen, um ihre Wirksamkeit zu steigern.

Inspiriert von den Erfolgen der nasalen Grippeimpfstoffe gibt es jetzt grosses Interesse an der Entwicklung nasaler Impfstoffe gegen COVID-19. Forscher arbeiten an verschiedenen Arten von nasalen Impfstoffen, darunter solche, die ein harmloses Virus nutzen, um Teile des COVID-19-Virus ins Immunsystem zu bringen. Einige dieser Impfstoffe haben in frühen Studien gut abgeschnitten und zeigen Sicherheit sowie die Fähigkeit, gegen verschiedene Virusvarianten zu schützen.

Viele aktuelle nasale Impfstoffe verwenden abgeschwächte Formen von Viren oder modifizierte Virusträger. Während diese Typen starke Immunantworten erzeugen können, müssen sie oft kalt gehalten werden und können unerwünschte Nebenwirkungen verursachen. Andere Typen von Impfstoffen, wie Subunit-Impfstoffe, könnten sicherer sein, aber sie haben oft Schwierigkeiten, eine starke Immunreaktion ohne spezielle zusätzliche Zutaten zu stimulieren. Ein hochwirksames Mittel zur Förderung von Immunreaktionen ist Cholera-Toxin, aber es ist zu schädlich, um es für Impfstoffe zu verwenden.

Forscher arbeiten an einer Methode, um Cholera-Toxin sicher für die Verwendung als Impfstoffverstärker zu machen. Sie haben ein Fusionsprotein entwickelt, das die guten Teile des Toxins behält und gleichzeitig dessen schädliche Eigenschaften entfernt. Dieses neue Protein funktioniert gut, um starke Immunreaktionen zu fördern und unerwünschte Immunreaktionen zu verhindern.

Neben dem Mischen dieses neuen Proteins mit Antigenen können Wissenschaftler sie auch zu einem einzelnen Fusionsprotein kombinieren. Dies wurde mit Proteinen verschiedener Viren gemacht, was in den Tests starke Ergebnisse gezeigt hat.

#Die aktuelle Studie

In dieser Studie wollen Wissenschaftler zwei neue Fusionsproteine entwickeln, die als nasale Impfstoffe gegen COVID-19 eingesetzt werden sollen. Diese Proteine werden Teile des Spike-Proteins des COVID-19-Virus enthalten, das dafür bekannt ist, starke Immunreaktionen auszulösen. Sie erwarten, dass diese neuen Proteine stabil und effektiv in der Erzeugung der gewünschten Immunreaktionen sind.

Um dies zu erreichen, planen sie, mögliche Herausforderungen bei der Produktion dieser Proteine zu bewerten. Die Forschung konzentriert sich darauf, wie sie die Fusionsproteine besser herstellen und reinigen können, um sicherzustellen, dass sie in zukünftigen Impfstoffentwicklungen verwendet werden können. Ihr Ansatz kann auch auf Impfstoffe gegen andere Krankheiten angewendet werden.

#Herstellung der Fusionsproteine

Die beiden entwickelten Proteine enthalten Teile des Cholera-Toxins, kombiniert mit den Abschnitten des COVID-19-Spike-Proteins. Diese Proteine wurden mithilfe von Bakterien hergestellt, was eine gängige Praxis in der Proteinproduktion ist. Die Forscher haben das Design untersucht und vorhergesagt, wie sich diese Proteine im Labor verhalten würden.

Sie haben verschiedene Online-Tools verwendet, um das Verhalten, die Interaktionen und die Stabilität der Proteine zu verstehen. Die erwarteten Proteinstrukturen stimmten mit bekannten Merkmalen ähnlicher Proteine überein, was darauf hindeutet, dass sie richtig funktionieren sollten.

#Herausforderungen bei der Proteinproduktion

Bei dem Versuch, diese Proteine in Bakterien herzustellen, stiessen die Wissenschaftler auf Herausforderungen. Diese Proteine blieben nicht so löslich, wie erwartet, was für ihre ordnungsgemässe Funktion notwendig ist. Die Forscher dachten, dass eine Abkühlung der Bakterien helfen könnte, da dies bei anderen Proteinen funktioniert hat. Allerdings erhöhte eine Senkung der Temperatur in diesem Fall nicht die Löslichkeit.

Sie entdeckten auch, dass der Beginn des Produktionsprozesses in einem bestimmten Wachstumsstadium der Bakterien einigen Proteinen helfen könnte, aber es hatte nicht den gleichen Effekt auf alle Proteine.

Um die Löslichkeit zu verbessern, testeten sie verschiedene Lösungen, die auch Waschmittel enthielten, das sind Substanzen, die helfen können, Proteine zu lösen. Sie fanden heraus, dass die Verwendung bestimmter Typen und Konzentrationen von Waschmitteln die Menge an löslichem Protein erheblich erhöhte, die sie bei der Reinigung der Proteine extrahieren konnten.

#Reinigungsprozess

Die Wissenschaftler mussten auch sicherstellen, dass die Proteine nach ihrer Produktion effektiv von allem anderen in den Bakterien getrennt wurden. Sie testeten verschiedene Schritte, um die Reinigung der Proteine zu verbessern, wobei der Fokus darauf lag, ihre ursprüngliche Struktur und Funktionalität zu bewahren.

Trotz einiger Erfolge waren die Gesamterträge – die Menge an brauchbarem Protein – niedrig. Viele Verluste traten während der Reinigungsschritte auf. Die Effektivität der Reinigung mit den optimierten Techniken blieb hinter den Erwartungen zurück.

#Zukünftige Richtungen

Die Studie hebt die Bedeutung der Entwicklung effektiver nasaler Impfstoffe gegen COVID-19 unter Verwendung dieser Fusionsproteine hervor. Es gibt viele Krankheiten mit bekannten Epitopen, die ebenfalls angegriffen werden können. Dieser Ansatz ermöglicht eine schnelle Reaktion auf neue Krankheiten, die in Zukunft auftauchen könnten, da die notwendigen viralen genetischen Informationen schnell beschafft werden können.

Die Ergebnisse dieser Studie können helfen, weitere Forschungen zu intranasalen Impfstoffen zu lenken, nicht nur gegen COVID-19, sondern auch gegen andere Infektionskrankheiten. Durch die Verfeinerung der Herstellung und Reinigung dieser Proteine können Wissenschaftler den Weg zur Entwicklung sicherer und effektiver Impfstoffe gegen verschiedene Gesundheitsbedrohungen ebnen.

#Fazit

Zusammenfassend konzentriert sich diese Forschung auf die Entwicklung von zwei neuen Fusionsproteinen als potenzielle nasale Impfstoffe gegen COVID-19. Diese Proteine wurden mit Bakterien erstellt, aber sie hatten Schwierigkeiten, löslich und richtig funktional zu bleiben. Die Zugabe von Waschmitteln zum Reinigungsprozess erhöhte signifikant die Löslichkeit, aber der Gesamtertrag bleibt niedrig.

Die Ergebnisse dieser Studie werden zukünftige Bemühungen unterstützen, effektive nasale Impfstoffe zu erstellen, die helfen, COVID-19 und andere Krankheiten zu bekämpfen. Mit weiteren Verfeinerungen in der Produktions- und Reinigungstechnik könnten diese Impfstoffe bald zur öffentlichen Gesundheit gegen verschiedene Infektionskrankheiten beitragen.