Ein Coronavirus-Impfstoff kann vor anderen Coronaviren schützen
Studie ist die erste, die eine kreuzprotektive Immunität durch Impfstoffe nachweist
Wissenschaftler von Northwestern Medicine haben zum ersten Mal gezeigt, dass Coronavirus-Impfstoffe und frühere Coronavirus-Infektionen eine breite Immunität gegen andere, ähnliche Coronaviren vermitteln können. Die Ergebnisse bilden eine Grundlage für universelle Coronavirus-Impfstoffe, die sich angesichts künftiger Epidemien als nützlich erweisen könnten.
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"Bis zu unserer Studie war nicht klar, ob man, wenn man einem Coronavirus ausgesetzt ist, einen Kreuzschutz gegen andere Coronaviren haben kann. Und wir haben gezeigt, dass dies der Fall ist", sagte der Hauptautor Pablo Penaloza-MacMaster, Assistenzprofessor für Mikrobiologie-Immunologie an der Northwestern University Feinberg School of Medicine.
Eine Aufschlüsselung der Coronavirus-Familien
Die drei Hauptfamilien der Coronaviren, die beim Menschen Krankheiten verursachen, sind das Sarbecovirus, zu dem der SARS-CoV-1-Stamm gehört, der 2003 für den Ausbruch des Schweren Akuten Respiratorischen Syndroms (SARS) verantwortlich war, sowie das SARS-CoV-2, das für COVID-19 verantwortlich ist; das Embecovirus, zu dem OC43 gehört, das häufig für Erkältungskrankheiten verantwortlich ist; und das Merbecovirus, das für das 2012 erstmals gemeldete Middle East Respiratory Syndrome (MERS) verantwortlich ist.
Impfstoffe zeigen kreuzprotektive Immunität
Plasma von Menschen, die gegen SARS-CoV-2 geimpft worden waren, produzierte Antikörper, die kreuzreaktiv (schützend) gegen SARS-CoV-1 und das Erkältungscoronavirus (OC43) waren, so das Ergebnis der Studie. Die Studie ergab auch, dass Mäuse, die mit einem 2004 entwickelten Impfstoff gegen SARS-CoV-1 geimpft wurden, Immunreaktionen entwickelten, die sie vor einer intranasalen Exposition durch SARS-CoV-2 schützten. Schließlich ergab die Studie, dass frühere Coronavirus-Infektionen vor späteren Infektionen mit anderen Coronaviren schützen können.
Mäuse, die mit COVID-19-Impfstoffen immunisiert worden waren und später dem Erkältungs-Coronavirus (HCoV-OC43, das sich von einem SARS-Stamm unterscheidet) ausgesetzt wurden, waren teilweise gegen die Erkältung geschützt, aber der Schutz war viel weniger robust, so das Ergebnis der Studie. Die Wissenschaftler erklären dies damit, dass sowohl SARS-CoV-1 als auch SARS-CoV-2 genetisch ähnlich sind - wie Cousins und Cousinen voneinander - während das Erkältungs-Coronavirus stärker von SARS-CoV-2 abweicht.
"Solange das Coronavirus zu mehr als 70 % verwandt ist, waren die Mäuse geschützt", so Penaloza-MacMaster. "Wenn sie einer sehr unterschiedlichen Familie von Coronaviren ausgesetzt waren, könnten die Impfstoffe weniger Schutz bieten."
Wird es jemals einen universellen Impfstoff gegen Coronaviren geben?
Angesichts der Unterschiedlichkeit der einzelnen Coronavirus-Familien lautet die Antwort wahrscheinlich nein", so die Studienautoren. Aber es könnte einen Weg geben, um einen Impfstoff für jede Coronavirus-Familie (Sarbecovirus, Embecovirus und Merbecovirus) zu entwickeln, so die Autoren.
"Unsere Studie hilft uns, das Konzept eines universellen Impfstoffs gegen Coronaviren neu zu bewerten", sagte Penaloza-MacMaster. "Es ist wahrscheinlich, dass es keinen gibt, aber wir könnten am Ende einen generischen Impfstoff für jede der Hauptfamilien von Coronaviren haben, zum Beispiel einen universellen Sarbecovirus-Impfstoff für SARS-CoV-1, SARS-CoV-2 und andere SARS-verwandte Coronaviren; oder einen universellen Embecovirus für HCoV-OC43 und HKU1, die Erkältungen verursachen."
In der Studie arbeitete Penaloza-MacMaster mit dem Arzt Dr. Igor Koralnik von Northwestern Medicine, dem Leiter der Abteilung für neuroinfektiöse Krankheiten und globale Neurologie am Feinberg, und Lavanya Visvabharathy, einer postdoktoralen wissenschaftlichen Mitarbeiterin für neurologische Manifestationen von COVID-19 am Feinberg, zusammen, um die Immunreaktionen bei Menschen zu untersuchen, die SARS-CoV-2-Impfstoffe erhalten hatten, sowie bei COVID-19-Patienten, die in das Northwestern Memorial Hospital eingeliefert wurden.
"Wir fanden heraus, dass diese Personen Antikörperreaktionen entwickelten, die ein gewöhnliches Erkältungs-Coronavirus, HCoV-OC43, neutralisierten", so Penaloza-MacMaster. "Wir messen jetzt, wie lange dieser Kreuzschutz anhält".
Jahre der HIV-Forschung führten das Team zu dieser Entdeckung
Vor der COVID-19-Pandemie hatte Penaloza-MacMaster ein Jahrzehnt lang HIV-Impfstoffe erforscht. Sein Wissen darüber, wie das HIV-Virus mutiert, brachte ihn dazu, die Kreuzreaktivität von Coronavirus-Impfstoffen in Frage zu stellen.
"Ein Grund, warum wir keinen wirksamen HIV-Impfstoff haben, ist, dass es schwierig ist, kreuzreaktive Antikörper zu entwickeln", sagte Penaloza-MacMaster. "Also dachten wir: 'Was wäre, wenn wir das Problem der Coronavirus-Variabilität (das für die Entwicklung universeller Coronavirus-Impfstoffe entscheidend ist) auf die gleiche Weise angehen wie die Entwicklung von HIV-Impfstoffen?'"
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