In einer kürzlich in der Zeitschrift veröffentlichten Studie Zelluläre und molekulare ImmunologieWissenschaftler des University College London untersuchten die aktuellen Erfolge bei der Entwicklung eines Pan-Coronavirus-Impfstoffs und die Herausforderungen, die mit der Begrenzung der Übertragung des Middle East Respiratory Syndrome Coronavirus (MERS-CoV), des Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus 2 (SARS-CoV) verbunden sind. 2) und vier weitere menschliche Coronaviren.
Studie: Auf der Suche nach einem Pan-Coronavirus-Impfstoff: Impfstoffdesign der nächsten Generation und Immunmechanismen. Bildnachweis: LookerStudio/Shutterstock.com
Hintergrund
Obwohl die Coronavirus-Pandemie 2019 (COVID-19) eine der größten globalen Gesundheitskrisen der letzten Jahrzehnte war, haben die konzertierten Bemühungen weltweit zur Entwicklung wirksamer Impfstoffe deutlich gemacht, wie wichtig es ist, die immunologischen Grundlagen der Resistenzentwicklung gegen Atemwegsviren zu verstehen .
Während die weltweiten Morbiditäts- und Sterblichkeitsraten im Zusammenhang mit der Pandemie erschreckend hoch waren, haben die COVID-19-Impfstoffe auch die Ausbreitung des Virus erheblich verringert und eine beträchtliche Anzahl von Todesfällen verhindert.
Da Coronaviren für die drei großen Pandemien der letzten zwanzig Jahre verantwortlich waren, ist die Entwicklung eines Pan-Coronavirus unerlässlich.
Pan-Coronavirus-Impfstoff
Die aktuellen Impfstoffe gegen SARS-CoV-2 und andere Coronaviren, die größtenteils aus dem antigenvarianten Spike-Glykoprotein bestehen, sind spezifisch für Spezies und manchmal sogar für Varianten und lösen minimale kreuzreaktive Immunantworten gegen die anderen Varianten oder Virusspezies der Coronavirus-Familie aus.
Ein pan-Coronavirus-Ansatz zielt darauf ab, einen Impfstoff zu entwickeln, der wirksam vor Infektionen oder schweren Erkrankungen schützt, die durch Viren der Coronavirus-Familie verursacht werden.
Die vier saisonalen menschlichen Coronaviren (HCoVs) OC43, 229E, NL63, HKU1, MERS-CoV und SARS-CoV-2 sind für einen erheblichen Teil der wirtschaftlichen Gesundheitsbelastung weltweit verantwortlich.
COVID-19 stellt aufgrund der langen Coronavirus-Krankheit (Long-COVID) weiterhin eine langfristige Gesundheitsbelastung dar, die mehrere Organsysteme betrifft und zu anhaltender Müdigkeit, Myalgie, Atemnot und neurologischen Beeinträchtigungen führt, die sich weiter auf das Leben des Einzelnen auswirken.
Viele dieser Coronaviren haben auch tierische Reservoire, wodurch die ständige Gefahr des Auftretens von Varianten mit höherer Virulenz besteht.
Die Omicron-Variante von SARS-CoV-2 mit neuartigen Mutationen, die dazu beitragen, die bestehende durch Impfstoffe induzierte Immunität zu umgehen, verdeutlichte auch die Notwendigkeit eines Pan-Coronavirus-Impfstoffs, der die Anforderung aktualisierter Impfstoffe umgeht, die nur jede aufkommende Variante bekämpfen können, wodurch Entwicklungskosten und Bereitstellung gesenkt werden Umfassender Schutz vor Coronaviren.
Aktuelle Impfherausforderungen
Die Überprüfung befasste sich mit einer umfassenden Liste der Einschränkungen der aktuellen SARS-CoV-2-Impfstoffe, die bei der Entwicklung von Pan-Coronavirus-Impfstoffen diskutiert werden müssen. Zu diesen Herausforderungen gehören Einschränkungen bei der Blockierung asymptomatischer Infektionen, die weiterhin eine Virusübertragung verursachen, eine unzureichende Verstärkung der Immunantworten bei Nicht-Serokonvertern, beispielsweise solchen mit angeborenen immunologischen Fehlern, mangelnde Dauerhaftigkeit der Immunantwort und das Fehlen von Verabreichungswegen über die Schleimhäute, die sich verstärken können Impfstoffaufnahme in der Bevölkerung und die begrenzte kreuzreaktive Immunität bestehender Impfstoffe.
Die Wissenschaftler glauben, dass der ideale Pan-Coronavirus-Impfstoff diese Einschränkungen beseitigen sollte, indem er bei Menschen aller Altersgruppen eine dauerhafte Immunität gegen ein breites Spektrum von Coronaviridae-Viren bietet und eine Virusausscheidung, Infektion oder Weiterübertragung des Virus verhindert.
Der ideale Impfstoff würde nach einer bestimmten Anzahl von Dosen auch eine lebenslange Immunität bieten. Darüber hinaus muss bei der Gestaltung und Entwicklung von Impfstoffen auch ein umfassendes Verständnis der komplexen immunologischen Reaktionen erforderlich sein, die zum wirksamsten Schutz gegen Coronaviren beitragen, beispielsweise die Beiträge nicht neutralisierender Antikörper, natürlicher Killerzellen und T-Zell-Reaktionen.
Ansätze zur Entwicklung von Pan-Coronavirus-Impfstoffen
Darüber hinaus diskutierten die Forscher ausführlich einige Pan-Coronavirus-Impfstoffansätze, die sich entweder in der präklinischen Phase befinden oder klinisch getestet werden.
Zahlreiche Impfstoffe, die Ferritin oder Mosaik-Nanopartikel zur Impfstoffabgabe nutzen und entweder auf die Rezeptorbindungsdomäne oder die Spike-Protein-Region des β-Coronavirus oder Sarbecovirus abzielen, befinden sich in der präklinischen Entwicklungsphase.
Ein anderer Ansatz beinhaltet die Verwendung von Impfantigenen, die entweder aus einer Konsensussequenz oder einer Reihe konservierter B- und T-Zell-Epitope bestehen.
Andere Ansätze zur Entwicklung eines Pan-Coronavirus-Impfstoffs umfassen die Verwendung rechnerisch entworfener Antigene mithilfe bioinformatischer Methoden, die Einbeziehung von Antigenen zur Auslösung von Antikörper- und T-Zell-Antworten in denselben Boten-Ribonukleinsäure-(mRNA)-Impfstoff sowie die alleinige Verwendung der S2-Untereinheit eine stärkere Impfreaktion und viele weitere Impfstofftypen hervorrufen.
Zu den breitreaktiven Impfstoffen, die sich derzeit in der klinischen Erprobung befinden, gehören eine Ferritin-Nanopartikel-Plattform, ein umhüllter Impfstoff mit einem virusähnlichen Partikel, ein selbstverstärkender mRNA-Impfstoff und ein attenuierter Lebendimpfstoff gegen Parainfluenzaviren.
Schlussfolgerungen
Insgesamt lieferten die Wissenschaftler einen detaillierten Überblick über den aktuellen Stand der Entwicklung von Pan-Coronavirus-Impfstoffen.
Sie diskutierten auch viele der Mängel der derzeit verwendeten Coronavirus-Impfstoffe, die bei der Entwicklung eines Pan-Coronavirus-Impfstoffs behoben werden müssen, der einen umfassenden Schutz gegen ein breites Spektrum menschlicher Coronaviren bieten kann.
