4. August 2022 – Die meisten Impfstoffe kommen nicht als One-Shot-Deals. Sie benötigen eine Reihe von Boostern, um Ihre Immunität gegen COVID-19, Tetanus und andere infektiöse Bedrohungen im Laufe der Zeit zu stärken. Das kann mehrere Besuche bei einem Gesundheitsdienstleister bedeuten, die Sie Zeit und manchmal Geld kosten.
Aber was wäre, wenn Sie nur einen Schuss erhalten könnten, der sich selbst verstärkt, wenn Sie einen Schutzstoß benötigen?
Forscher am Massachusetts Institute of Technology (MIT) haben Mikropartikel entwickelt, die zur Herstellung von selbstverstärkenden Impfstoffen verwendet werden könnten, die ihren Inhalt zu sorgfältig festgelegten Zeitpunkten abgeben. In einer neuen Studie, die in der Zeitschrift veröffentlicht wurde Wissenschaftliche Fortschrittebeschreiben die Wissenschaftler, wie sie die Partikel so einstellen, dass sie die Güter zum richtigen Zeitpunkt freisetzen, und geben Einblicke, wie sie die Partikel bis dahin stabil halten können.
Wie selbstverstärkende Impfstoffe funktionieren könnten
Das Team entwickelte winzige Partikel, die wie Kaffeetassen aussehen – außer dass sie statt mit Ihrem Lieblingsgetränk mit Impfstoff gefüllt sind.
„Sie können den Deckel aufsetzen und ihn dann in den Körper injizieren, und sobald der Deckel zerbricht, wird alles, was sich darin befindet, freigesetzt“, sagt die Studienautorin Ana Jaklenec, PhD, eine Forscherin am Koch-Institut für integrative Krebsforschung des MIT.
Um die winzigen Körbchen herzustellen, verwenden die Forscher verschiedene Polymere (synthetische kunststoffähnliche Materialien), die bereits in medizinischen Anwendungen verwendet werden, wie z. B. auflösbare Fäden. Dann füllen sie die Becher mit Impfstoffmaterial, das getrocknet und mit Zucker und anderen Stabilisatoren kombiniert wird.
Die Partikel können in verschiedenen Formen hergestellt und durch Polymere mit unterschiedlichen Eigenschaften fein abgestimmt werden. Einige Polymere halten länger im Körper als andere, daher hilft ihre Wahl zu bestimmen, wie lange alles unter der Haut stabil bleibt, nachdem Sie die Spritze erhalten haben, und wann die Partikel ihre Fracht freigeben. Es kann Tage oder Monate nach der Injektion sein.
Eine Herausforderung besteht darin, dass die Umgebung um sie herum saurer wird, wenn sich die Partikel öffnen. Das Team arbeitet an Möglichkeiten, diesen Säuregehalt einzudämmen, um das Impfstoffmaterial stabiler zu machen.
„Wir haben laufende Forschungen, die einige wirklich, wirklich aufregende Ergebnisse über ihre Stabilität hervorgebracht haben und zeigen, dass Sie in der Lage sind, wirklich empfindliche Impfstoffe über einen längeren Zeitraum stabil zu halten“, sagt der Studienautor Morteza Sarmadi, PhD, ein Forschungsspezialist am Koch-Institut.
Die potenziellen Auswirkungen auf die öffentliche Gesundheit
Diese von der Bill & Melinda Gates Foundation finanzierte Forschung begann mit Blick auf die Entwicklungsländer.
„Die Absicht war eigentlich, Menschen in Entwicklungsländern zu helfen, denn oft kommen die Menschen nicht für eine zweite Injektion zurück“, sagt Studienautor Robert Langer, ScD, Professor am David H. Koch Institute am MIT.
Aber ein One-Shot-Plan könnte auch der entwickelten Welt zugute kommen. Ein Grund dafür ist, dass selbstverstärkende Impfstoffe denjenigen, die einen bekommen, helfen könnten, höhere Antikörperreaktionen zu erzielen, als sie es mit nur einer Dosis tun würden. Das könnte mehr Schutz für die Person und die Bevölkerung bedeuten, denn wenn Menschen eine stärkere Immunität entwickeln, haben Keime möglicherweise weniger Chancen, sich zu entwickeln und zu verbreiten.
Nehmen Sie zum Beispiel die COVID-19-Pandemie. Nur 67 % der Amerikaner sind vollständig geimpft, und die meisten Menschen, die für die erste und zweite Auffrischimpfung in Frage kommen, haben sie nicht bekommen. Neue Varianten, wie die jüngsten von Omicron, tauchen weiterhin auf und infizieren sich.
„Ich denke, diese Varianten hätten viel weniger Chancen gehabt, wenn alle, die sich zum ersten Mal geimpft haben, wiederholte Injektionen bekommen hätten, was nicht der Fall war“, sagt Langer.
Selbstverstärkende Impfstoffe könnten auch Säuglingen, Kindern, die Angst vor Spritzen haben, und älteren Erwachsenen zugute kommen, die es schwer haben, medizinische Versorgung zu erhalten.
Da das Impfstoffmaterial eingekapselt ist und seine Freisetzung gestaffelt erfolgen kann, könnte diese Technologie Menschen auch dabei helfen, mehrere Impfstoffe gleichzeitig zu erhalten, die jetzt separat verabreicht werden müssen.
Was kommt als nächstes
Das Team testet selbstverstärkende Polio- und Hepatitis-Impfstoffe an nichtmenschlichen Primaten. Eine kleine Studie an gesunden Menschen könnte in den nächsten Jahren folgen.
„Wir glauben, dass diese Technologie ein wirklich großes Potenzial hat, und wir hoffen, dass sie sehr bald entwickelt und in die menschliche Phase überführt werden kann“, sagt Jaklenec.
In kleineren Tiermodellen erforschen sie das Potenzial von selbstverstärkenden mRNA-Impfstoffen. Sie arbeiten auch mit Wissenschaftlern zusammen, die HIV-Impfstoffe untersuchen.
„In letzter Zeit gab es einige Fortschritte, bei denen sehr komplexe Therapien zu funktionieren scheinen, aber nicht praktikabel sind“, sagt Jaklenec. „Hier könnte diese spezielle Technologie nützlich sein, denn Sie müssen mit verschiedenen Dingen vorbereiten und verstärken, und dies ermöglicht Ihnen, dies zu tun.“
Dieses System könnte auch über Impfstoffe hinausgehen und verwendet werden, um Krebstherapien, Hormone und Biologika auf einen Schlag zu verabreichen.
Durch neue Arbeiten mit Forschern der Georgia Tech University wird das Team das Potenzial der Verabreichung von selbstverstärkenden Impfstoffen durch 3D-gedruckte Mikronadeln untersuchen. Diese Impfstoffe, die wie ein Verband auf Ihrer Haut haften würden, könnten selbst verabreicht und als Reaktion auf lokale Ausbrüche weltweit eingesetzt werden.