Ein Ziel der Impfstoffforschung ist es, Impfungen noch sicherer zu machen. Daher enthalten Impfstoffe oft nur Bestandteile von Krankheitserregern, gegen die das Immunsystem Antikörper bilden und so den Körper vor einer späteren Infektion schützen soll. Nun kann es aber passieren, dass das Immunsystem diese Bestandteile nicht mehr als gefährlich einstuft und gar nicht erst aktiv wird. In dem Fall helfen Adjuvantien – Substanzen, die dem Impfstoff zugesetzt werden und seine Wirkung verstärken, indem sie das Immunsystem zusätzlich alarmieren. Ein Beispiel für ein solches Adjuvans ist ein Botenstoff, den Bakterien zur Signalweiterleitung und zur Kommunikation nutzen – zyklisches di-AMP. Gelangt dieses Molekül in den Körper, wird es vom Immunsystem als fremd erkannt und löst so eine Abwehrreaktion aus.
Dr. Kai Schulze, Wissenschaftler in der Abteilung „Vakzinologie“ von Prof. Carlos A. Guzmán am HZI, erforscht die Verabreichung von Impfstoffen über die Nasenschleimhaut – also per Nasenspray.
„Die traditionelle Spritze ist unangenehm und verhindert nicht, dass ein Krankheitserreger in den Körper eindringt“
Wer geimpft ist, erkranke zwar nicht, könne den Erreger aber noch auf andere Personen übertragen. „Wenn wir den Impfstoff zum Beispiel per Nasenspray verabreichen, hat das den Vorteil, dass er neben der Bildung von Antikörpern gegen den Erreger auch die Schleimhäute selbst immunisiert“, sagt Schulze. Bei einem späteren Kontakt mit dem Krankheitserreger wehren die Schleimhäute ihn direkt ab, er könnte also auf diesem Weg gar nicht erst in den Körper eindringen und so auch nicht weitergegeben werden.
Diese Art der Impfung klingt zwar einfach, hat aber eine Schwachstelle: Schleimhäute verhindern nicht nur das Eindringen von Krankheitserregern, sondern sie bauen auch den Impfstoff ab. Mithilfe von Nanopartikeln versuchen die HZI-Forscher nun, dieses Problem zu umgehen. Als Gerüst für die Partikel kommen verschiedenste strukturgebende Moleküle infrage, die dann mit Bestandteilen von Krankheitserregern gespickt und mit zyklischem di-AMP als Adjuvans versetzt werden.
„Die Nanopartikel schützen den Impfstoff vor dem Abbau durch die Schleimhäute. Außerdem steigern sie seine Sichtbarkeit für das Immunsystem, da sie aufgrund ihrer Größe und chemischen Eigenschaften als fremd erkannt werden – und damit automatisch auch der Impfstoff.“
Die Forscher haben Nanopartikel aus verschiedenen synthetischen Molekülen – aus der Stoffklasse der Polyphosphazene – an Mäusen getestet. Dazu haben sie die Nanopartikel mit einem Testprotein gespickt und sie den Mäusen per Nasenspray über die Nasenschleimhaut verabreicht. Später infizierten sie die Mäuse mit einem Grippevirus, das das Testprotein bildet, und untersuchten die Reaktionen des Immunsystems sowie den erzielten Impfschutz im Vergleich zu dem nicht geimpfter Mäuse. „Die Kombination der Nanopartikel aus Polyphosphazenen mit zyklischem di-AMP als Adjuvans hatte im Vergleich zu den nicht kombinierten Kandidaten eine deutlich stärkere Immunantwort zur Folge“, sagt Kai Schulze. Diese Ergebnisse zeigen, dass eine Immunisierung über die Nasenschleimhaut mit Nanopartikeln aus Polyphosphazenen zusammen mit zyklischem di-AMP als Adjuvans möglich ist. Weitere Studien müssen zeigen, ob sich die Ergebnisse auch in anderen Tiermodellen wiederholen lassen, bevor letztlich über einen Einsatz im Menschen nachgedacht werden kann.
Originalpublikation
Kai Schulze, Thomas Ebensen, Lorne A. Babiuk, Volker Gerdts, Carlos A. Guzmán: Intranasal vaccination with an adjuvanted polyphosphazenes nanoparticle-based vaccine formulation stimulates protective immune responses in mice. Nanomedicine, 2017, <link dx.doi.org/10.1016/j.nano.2017.05.012 _blank link-extern>DOI: 10.1016/j.nano.2017.05.012</link>
