Weigerst du dich, eine Nanopartikel-Impfstoffe injiziert zu bekommen? Du wirst sie inhalieren müssen! Ein neues «Nano-Mikro-Komposit»-Verabreichungskonzept für inhalative Impfstoffe: Es kombiniert biologisch abbaubare Mikrokapseln mit Protein-Nanopartikeln, die mehrere Antigene enthalten und löst so eine Breitband-Immunreaktion aus und erweitert die Reichweite des Impfschutzes.
Forscher des Instituts für Verfahrenstechnik (IPE) der Chinesischen Akademie der Wissenschaften haben ein neues Konzept für die Verabreichung von Impfstoffen in Form von Nano-Mikro-Verbundstoffen vorgeschlagen. Auf der Grundlage dieser Idee haben sie eine inhalierbare Impfstoffplattform mit einer Einzeldosis Trockenpulver entwickelt, die auf mehrstufigen Nano-Mikro-Komposit-Strukturen basiert. Der Impfstoff wurde im Labor erfolgreich hergestellt und hat sich in Tiermodellen als wirksam bei der Blockierung von Virusinfektionen der Atemwege und deren Übertragung erwiesen. Diese Plattform ist sehr vielversprechend für die Bekämpfung künftiger neuer und epidemischer Infektionskrankheiten. Diese Studie wurde am 13. Dezember in Nature veröffentlicht.
In den letzten Jahren haben Forscher bedeutende Fortschritte bei der Entwicklung von Impfstoffen gegen Infektionskrankheiten der Atemwege gemacht. Die meisten dieser Impfstoffe werden jedoch durch intramuskuläre Injektion verabreicht, die in erster Linie eine humorale Immunreaktion auslöst und auf Antikörper im Blut angewiesen ist, um das Virus zu neutralisieren. Leider gelingt es bei diesem Ansatz nicht, eine Immunreaktion der Schleimhäute auszulösen und eine robuste Immunbarriere in den Atemwegen aufzubauen.
Darüber hinaus sind die in den derzeitigen Impfstoffen verwendeten Adjuvantien, z.B. Aluminiumadjuvantien, nicht in der Lage, zelluläre Immunreaktionen auszulösen und sind bei der Bekämpfung schneller viraler Mutationen unwirksam. Darüber hinaus erfordert die derzeitige flüssige Form der Impfstoffe strenge Lagerungsbedingungen bei niedrigen Temperaturen, und der Zeitplan für die Impfung mit zwei oder drei Dosen beeinträchtigt ebenfalls die Gesamtimpfungsrate. Um diese Probleme zu lösen, sind eine interdisziplinäre Integration und innovative Forschungskonzepte erforderlich, um sicherere und effizientere Impfstoffe gegen Atemwegsinfektionen zu entwickeln.
Mit diesem Ansatz haben Prof. Wei Wei und Prof. Ma Guanghui vom State Key Laboratory of Biochemical Engineering am IPE in interdisziplinärer Zusammenarbeit mit Prof. Wang Hengliang und Prof. Zhu Li vom State Key Laboratory of Pathogen and Biosecurity eine neue Impfstoffplattform entwickelt, um diese Herausforderungen zu bewältigen. Diese Plattform kombiniert biologisch abbaubare Mikrosphären mit Protein-Nanopartikeln. Die Oberfläche dieser Nanopartikel kann gleichzeitig mehrere Antigene tragen, wodurch eine Breitband-Immunreaktion ausgelöst und die Reichweite des Impfschutzes erweitert wird. Dank der Flexibilität der Antigenpräsentation können auch andere Impfstoffe gegen Atemwegsviren schnell und einfach entwickelt werden.
Darüber hinaus ermöglicht die einzigartige Nano-Mikro-Verbundstruktur der Plattform eine effiziente Immunreaktion in der Lunge, indem sie eine leistungsstarke Verabreichung ermöglicht. Sobald die Antigen-Nanopartikel freigesetzt sind, können sie effizient von Antigen-präsentierenden Zellen aufgenommen werden. Darüber hinaus senkt dieser Trockenpulverimpfstoff die Lager- und Transportkosten erheblich, so dass er sich auch für Gebiete mit begrenzten Kühlmöglichkeiten eignet und so die Immunisierungsraten verbessert.
Ausserdem bewirkt die anhaltende Freisetzung von Antigenen im Impfstoff eine lang anhaltende humorale, zelluläre und mukosale Immunität mit nur einer einzigen Inhalation. In späterer Zusammenarbeit mit Prof. He Zhanlong vom Institut für Medizinische Biologie der Chinesischen Akademie der Medizinischen Wissenschaften entwickelten die Forscher ein Modell für den Schutz durch die Luft, den Schutz bei engem Kontakt und die Blockierung der Übertragung durch die Luft, dass die Vorteile des inhalativen Impfstoffs zur Verhinderung der Virusinfektion und -übertragung beschreibt.
«Für die Komponenten dieses Nano-Mikro-Systems wurden natürliche Proteine und zugelassene Polymermaterialien verwendet. Die Wirksamkeit und Sicherheit des Impfstoffs wurde systematisch an nicht-menschlichen Primaten untersucht, was auf sein grosses Potenzial für die klinische Umsetzung hinweist», so Prof. Wei Wei.
Weitere Informationen: Guanghui Ma, Inhaled SARS-CoV-2 vaccine for single-dose dry powder aerosol immunization (N&V), Nature (2023). DOI: 10.1038/s41586-023-06809-8. www.nature.com/articles/s41586-023-06809-8
(via Exposing The Darkness)
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