Hintergrund
Eine Forschungsgruppe der Freien Universität Berlin, des Berliner Instituts für Medizinische Systembiologie des Max Delbrück Center und der Charité – Universitätsmedizin Berlin hat einen nasal zu verabreichenden, abgeschwächten Lebendimpfstoff gegen SARS-CoV-2 entwickelt. Ziel war es, das Virus genau dort zu bekämpfen, wo es zuerst angreift: an den respiratorischen Schleimhäuten, heißt es in einer gemeinsamen Pressemitteilung [1]. Im Fachjournal „Nature Microbiology“ beschreibt das interdisziplinäre Team, wie der abgeschwächte Lebendimpfstoff eine bessere Immunität vermittelt als intramuskulär injizierte Corona-Impfstoffe [2].
Nasenspray-Impfstoff – Effektivere Bekämpfung von SARS-CoV-2
Ein Nasenspray-Impfstoff bietet nicht nur Menschen mit Nadelphobie eine willkommene Alternative, sondern hat noch andere Vorteile. Im Gegensatz zu einer Injektion baut sich die Immunität bei einem Nasalimpfstoff hauptsächlich in den Schleimhäuten auf, die direkt mit dem Virus in Kontakt kommen. Da Coronaviren über die Mukosa der oberen Atemwege in den Körper eindringen, kann das Immunsystem sie schneller und effektiver bekämpfen als bei einer intramuskulären Impfung, bei der sich die Immunität erst im Blut und über den ganzen Körper verteilt aufbaut, so die Überlegung der Forschenden.
Wirkung direkt vor Ort
Ein nasaler Lebendimpfstoff stimuliert die Antikörperbildung idealerweise direkt vor Ort – in diesem Fall von Immunglobulin A (IgA), dem am häufigsten vorkommenden Immunglobulin in der Atemwegsschleimhaut. IgA bindet an Krankheitserreger wie SARS-CoV-2 und neutralisiert diese. Somit wird eine Infektion der Atemwegszellen verhindert. Gleichzeitig initiiert die Impfung eine systemische Immunreaktion, was insgesamt zu einem wirksamen Schutz vor einer Infektion beiträgt.
„Ähnlich wie Antikörper in der Schleimhaut, so sind auch im Lungengewebe ansässige T-Gedächtniszellen von Nutzen. Diese weißen Blutkörperchen können sich an Krankheitserreger erinnern und verbleiben nach einer Infektion im jeweiligen Gewebe. Ihre Positionierung in der Lunge ermöglicht es ihnen, schnell auf Krankheitserreger zu reagieren, die über die Atemwege eindringen“, erklärt Dr. Geraldine Nouailles, Immunologin und Arbeitsgruppenleiterin an der Klinik für Pneumologie, Beatmungsmedizin und Intensivmedizin der Charité. Die Co-Erstautorin verweist auf eine Beobachtung, die die Forschenden im Rahmen der Studie machten: „Wir konnten nachweisen, dass es bei vorangegangener intranasaler Impfung auch zu einer verstärkten Reaktivierung dieser lokalen Gedächtniszellen im Falle einer SARS-CoV-2-Infektion kommt.“ Das hätte das Team besonders gefreut.
Vielversprechende Ergebnisse bei Hamstermodellen: Virusreplikation konnte gestoppt werden
Die Arbeitsgruppe testete die Wirksamkeit des neu entwickelten Nasalimpfstoffs an Hamstermodellen, die bereits zu Beginn der Pandemie an der Freien Universität Berlin etabliert wurden. Hamster sind derzeit der wichtigste nicht transgene Modellorganismus für Covid-19, da sie sich mit denselben Virusvarianten infizieren lassen und ähnliche Symptome wie Menschen entwickeln.
Nach zweimaliger Impfstoffgabe konnte sich das Virus im Modellorganismus nicht mehr replizieren. „Das Immungedächtnis wurde sehr gut angeregt, und die Schleimhäute waren aufgrund der hohen Antikörperkonzentration sehr gut geschützt“, sagt Co-Letztautor der Studie Dr. Jakob Trimpert, Tiermediziner und Arbeitsgruppenleiter am Institut für Virologie der Freien Universität Berlin. Auch die Übertragbarkeit von SARS-CoV-2 könnte auf diese Weise deutlich reduziert werden.
Nasalimpfstoff schneidet besser ab als mRNA- und Adenovirus-basierte Impfstoffe
Darüber hinaus verglich das Team die Wirksamkeit des abgeschwächten Lebendimpfstoffs mit intramuskulär injizierten Vakzinen. Dafür wurden die Nager entweder zweimal mit dem abgeschwächten Lebendimpfstoff, einmal mit dem mRNA-Impfstoff und dann mit dem abgeschwächten Lebendimpfstoff oder zweimal mit einem mRNA- oder Adenovirus-basierten Impfstoff geimpft. Anschließend beurteilten die Forschenden anhand von Gewebeproben der Nasenschleimhaut und Lunge, wie stark das Virus die Schleimhautzellen noch angreifen konnte, wenn die Hamster mit SARS-CoV-2 infiziert wurden. Zusätzlich bestimmten sie das Ausmaß der Entzündungsreaktion mithilfe der Einzelzellsequenzierung.
„Der abgeschwächte Lebendimpfstoff schnitt in allen Parametern besser ab als die Vergleichsimpfstoffe“, fasst Emanuel Wyler die Ergebnisse zusammen. Dies liegt höchstwahrscheinlich daran, dass der nasal verabreichte Impfstoff eine Immunität direkt an der Eintrittspforte des Virus aufbaut. Außerdem enthält der Lebendimpfstoff im Gegensatz zum mRNA-Impfstoff alle Bestandteile des Virus und nicht nur das Spike-Protein. Obwohl Spike das wichtigste Antigen von SARS-CoV-2 ist, kann das Immunsystem das Virus über etwa 20 weitere Proteine erkennen.
Wirksamster Schutz nach zweifacher nasaler Impfung
Die wirksamste Schutzmethode gegen SARS-CoV-2 wurde durch eine zweifache nasale Impfung erreicht, gefolgt von der Kombination aus einer intramuskulären Injektion des mRNA-Impfstoffs und einer anschließenden nasalen Verabreichung der Lebendvakzine. Die Ergebnisse könnten den Lebendimpfstoff als potenziell nützlichen Booster hervorheben, meint Julia Adler, Tierärztin und Doktorandin am Institut für Virologie der Freien Universität Berlin und Co-Erstautorin der Studie.
Gezielte genetische Veränderungen machen den abgeschwächten Lebendimpfstoff gegen SARS-CoV-2 sicher. Früher hofften Wissenschaftlerinnen darauf, dass Mutationen zu einer abgeschwächten Form des Virus führen würden, was aber Jahre dauern konnte. Die Berliner Forscherinnen veränderten den genetischen Code des Virus hingegen gezielt, um die Abschwächung zu erreichen. So wird auch das Risiko verringert, dass die abgeschwächten Viren in eine aggressivere Form zurückmutieren, sagt Dr. Dusan Kunec, Wissenschaftler am Institut für Virologie der Freien Universität Berlin und ebenfalls Co-Letztautor.
Als nächstes sollen Sicherheitsprüfungen und eine klinische Phase-I-Studie im Menschen folgen.
Nasalimpfstoffe bereits in Indien und China zugelassen
In Indien und China wurden bereits im vergangenen Herbst zwei Adenovirus-Impfstoffe gegen SASR-CoV-2 zugelassen, die über die Nasenschleimhaut verabreicht werden. Die Hersteller haben in Europa bislang keine Zulassung beantragt.
