Die Umwandlung eines Coronavirus-Proteins in einen Nanopartikel könnte der Schlüssel für einen COVID-19-Impfstoff sein
Die Veränderung des Aufbaus eines bestimmten Proteins hat das Potenzial, das Virus zu neutralisieren
Ein von der Universität Buffalo geleitetes Forschungsteam hat eine Technik entdeckt, die dazu beitragen könnte, die Wirksamkeit von Impfstoffen gegen das neuartige Coronavirus, den Erreger von COVID-19, zu erhöhen.
Eine Nahaufnahme des RBD-Partikel-Impfstoffs (grün).
Facility for Electron Microscopy Research (FEMR) at McGill University
Jonathan F. Lovell, PhD, außerordentlicher Professor in der Abteilung für Biomedizinische Technik an der UB, ist der Hauptforscher der Forschungsarbeit mit dem Titel "SARS-CoV-2 RBD Neutralizing Antibody Induction is Enhanced by Particulate Vaccination", die am 28. Oktober online in Advanced Materials veröffentlicht wurde.
COVID-19 hat eine störende globale Pandemie verursacht, die weltweit mindestens 40 Millionen Menschen infiziert und allein in den Vereinigten Staaten mehr als 220.000 Todesfälle verursacht hat. Seit Beginn der Ausbreitung Anfang 2020 sind biomedizinische Forscher aktiv auf der Suche nach einem wirksamen Impfstoff.
Eine Antwort könnte laut Lovell in der Entwicklung von Impfstoffen liegen, die die Struktur des Virus teilweise imitieren. Eines der Proteine auf dem Virus - das sich auf dem charakteristischen COVID-Spike befindet - hat eine Komponente, die als Rezeptor-Bindungsdomäne oder RBD bezeichnet wird, die seine "Achillesferse" darstellt. Das heißt, dass Antikörper gegen diesen Teil des Virus das Potenzial haben, das Virus zu neutralisieren.
Es wäre "reizvoll, wenn ein Impfstoff hohe Konzentrationen von Antikörpern gegen die RBD induzieren könnte", sagte Lovell. "Eine Möglichkeit, dieses Ziel zu erreichen, besteht darin, das RBD-Protein selbst als Antigen zu verwenden, d.h. den Bestandteil des Impfstoffs, gegen den die Immunantwort gerichtet sein wird".
Das Team stellte die Hypothese auf, dass durch die Umwandlung des RBD in ein Nanopartikel (von ähnlicher Grösse wie das Virus selbst), anstatt es in seiner natürlichen Form als kleines Protein zu belassen, höhere Mengen an neutralisierenden Antikörpern erzeugt würden und seine Fähigkeit, eine Immunantwort zu erzeugen, zunehmen würde.
Lovells Team hatte zuvor eine Technologie entwickelt, mit der es einfach ist, kleine, gereinigte Proteine mit Hilfe von Liposomen oder kleinen Nanopartikeln, die aus natürlich vorkommenden Fettkomponenten gebildet werden, in Partikel umzuwandeln. In der neuen Studie nahmen die Forscher ein spezielles Lipid in die Liposomen auf, das Kobalt-Porphyrin-Phospholipid oder CoPoP genannt wird. Dieses spezielle Lipid ermöglicht es dem RBD-Protein, sich schnell an die Liposomen zu binden und weitere Nanopartikel zu bilden, die eine Immunantwort hervorrufen, sagte Lovell.
Das Team beobachtete, dass das RBD, als es in Nanopartikel umgewandelt wurde, seine korrekte, dreidimensionale Form beibehielt und die Partikel unter Inkubationsbedingungen, die denen im menschlichen Körper ähnlich sind, stabil waren. Wenn Labormäuse und -kaninchen mit den RBD-Partikeln immunisiert wurden, wurden hohe Antikörperspiegel induziert. Im Vergleich zu anderen Materialien, die mit der RBD kombiniert werden, um die Immunantwort zu verstärken, gab nur der Ansatz mit Partikeln, die CoPoP enthalten, starke Reaktionen.
Andere Impfstoff-Adjuvans-Technologie hat nicht die Fähigkeit, die RBD in Partikelform umzuwandeln, sagte Lovell.
"Wir glauben, dass diese Ergebnisse der Gemeinschaft der Impfstoffentwickler zeigen, dass das RBD-Antigen sehr davon profitiert, wenn es in Partikelform vorliegt", sagte Lovell. "Dies könnte bei der Entwicklung zukünftiger Impfstoffe, die auf dieses spezifische Antigen abzielen, hilfreich sein.
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