Ultrapotenter COVID-19-Impfstoffkandidat per Computer entwickelt
Präklinische Daten zeigen, dass der Nanopartikel-Impfstoff in Tiermodellen extrem hohe Konzentrationen schützender Antikörper hervorruft
Ein innovativer Impfstoffkandidat mit Nanopartikeln gegen das pandemische Coronavirus produziert in Mäusen zehnmal mehr virusneutralisierende Antikörper als bei Menschen, die sich von einer COVID-19-Infektion erholt haben. Der Impfstoffkandidat wurde von Wissenschaftlern der University of Washington School of Medicine in Seattle entwickelt und zur klinischen Entwicklung an zwei Unternehmen übertragen.
Künstlerische Darstellung eines ultrapotenten COVID-19-Impfstoffkandidaten, bei dem 60 Stück eines Coronavirus-Proteins (rot) Nanopartikel (blau und weiß) zieren. Der Impfstoffkandidat wurde mit Methoden entworfen, die am UW Medicine Institute for Protein Design entwickelt wurden. Die molekulare Struktur des Impfstoffs ahmt in etwa die eines Virus nach, was seine erhöhte Fähigkeit, eine Immunantwort hervorzurufen, erklären könnte.
Ian Haydon/ UW Medicine Institute for Protein Design
Das Produktionsschema zeigt, wie Coronavirus-Proteine zu einer computergestalteten Nanopartikel-Plattform hinzugefügt werden, um einen Impfstoffkandidaten gegen COVID-19 herzustellen. Der Impfstoffkandidat wurde von Forschern der University of Washington School of Medicine entwickelt und im Tiermodell getestet.
Ian Haydon/UW Medicine Institute for Protein Design
Im Vergleich zur Impfung mit dem löslichen SARS-CoV-2-Spike-Protein, auf dem viele führende COVID-19-Impfstoffkandidaten basieren, produzierte der neue Nanopartikel-Impfstoff bei Mäusen zehnmal mehr neutralisierende Antikörper, selbst bei einer sechsfach niedrigeren Impfstoffdosis. Die Daten zeigen auch eine starke B-Zell-Antwort nach der Immunisierung, die für das Immungedächtnis und einen dauerhaften Impfstoff-Effekt entscheidend sein kann. Bei Verabreichung an einen einzigen nichtmenschlichen Primaten produzierte der Nanopartikel-Impfstoff neutralisierende Antikörper, die gegen mehrere verschiedene Stellen des Spike-Proteins gerichtet waren. Forscher sagen, dass dies einen Schutz gegen mutierte Virusstämme gewährleisten kann, sollten diese auftreten. Das Spike-Protein ist Teil der Infektionsmaschinerie des Coronavirus.
Die Ergebnisse sind in Cell veröffentlicht. Die Hauptautoren dieser Arbeit sind Alexandra Walls, Forscherin im Labor von David Veesler, außerordentlicher Professor für Biochemie an der UW School of Medicine, und Brooke Fiala, Forscherin im Labor von Neil King, Assistenzprofessorin für Biochemie an der UW School of Medicine.
Der Impfstoffkandidat wurde unter Verwendung strukturbasierter Impfstoffdesigntechniken entwickelt, die an der UW Medicine erfunden wurden. Es handelt sich um einen selbstorganisierenden Protein-Nanopartikel, der 60 Kopien der Rezeptor-Bindungsdomäne des SARS-CoV-2-Spike-Proteins in einem hoch immunogenen Array darstellt. Die molekulare Struktur des Impfstoffs ahmt in etwa die eines Virus nach, was für seine erhöhte Fähigkeit, eine Immunantwort hervorzurufen, verantwortlich sein könnte.
"Wir hoffen, dass unsere Nanopartikel-Plattform dazu beitragen kann, diese Pandemie zu bekämpfen, die unserer Welt so viel Schaden zufügt", sagte King, Erfinder der Computertechnologie für das Impfstoffdesign am Institut für Proteindesign an der UW Medicine. "Die Potenz, Stabilität und Herstellbarkeit dieses Impfstoffkandidaten unterscheidet ihn von vielen anderen Impfstoffkandidaten, die derzeit untersucht werden".
Hunderte von Impfstoffkandidaten für COVID-19 sind weltweit in der Entwicklung. Viele von ihnen erfordern hohe Dosen, eine komplexe Herstellung sowie den Versand und die Lagerung in der Kühlkette. Ein ultrapotenter Impfstoff, der sicher, in niedrigen Dosen wirksam, einfach herzustellen und außerhalb eines Gefrierschranks stabil ist, könnte eine Impfung gegen COVID-19 auf globaler Ebene ermöglichen.
"Ich freue mich sehr, dass unsere Untersuchungen der Antikörperreaktionen auf Coronaviren zur Entwicklung dieses vielversprechenden Impfstoffkandidaten geführt haben", sagte Veesler, der das Konzept eines multivalenten, rezeptorbindenden Impfstoffs auf Domänenbasis anführte.
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