Forscher haben einen Einzeldosis-Pulverimpfstoff entwickelt, der bei direkter Inhalation in die Lunge eine wirksame Immunantwort hervorruft. Der Impfstoff liefert mehrere Antigene, was bedeutet, dass eine einzelne Dosis einen Breitbandschutz gegen mehrere Atemwegsviren bietet.
Der Ausbruch der COVID-19-Pandemie hat Fortschritte in der Impfstofftechnologie vorangetrieben, darunter auch bei den sogenannten mRNA-Impfstoffen. Die meisten dieser Impfstoffe werden intramuskulär verabreicht, erzeugen eine humorale Immunität – eine Art humorale Immunität anstelle einer zellulären Immunität – und basieren auf Antikörpern, um das Virus zu neutralisieren. Obwohl intramuskuläre SARS-CoV-2-Impfstoffe nachweislich Morbidität und Mortalität deutlich reduzieren, hatten sie einen geringeren Einfluss auf die Virusübertragungsraten.
Die Erzeugung einer Immunantwort im Schleimhautgewebe der Atemwege ist für die frühzeitige Kontrolle einer Infektion von entscheidender Bedeutung und kann durch eine schnelle Rückrufreaktion eine starke langfristige Immunität erzeugen. Um die Probleme im Zusammenhang mit der intramuskulären Injektion von Impfstoffen zu lösen, haben Forscher des Instituts für Verfahrenstechnik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften einen inhalierbaren Trockenpulverimpfstoff in Einzeldosis entwickelt.
Die Impfstoffplattform kombiniert biologisch abbaubare Mikrokügelchen mit Protein-Nanopartikeln, deren Oberfläche eine Vielzahl von Antigenen aufweisen kann, also Substanzen, die das Immunsystem zur Produktion von Antikörpern veranlassen. Das Vorhandensein von mehr als einem Antigen kann den Schutzumfang eines Impfstoffs gegen das Virus erweitern und eine breitere Immunantwort hervorrufen. Es könnte sich beispielsweise um Antigene verschiedener SARS-CoV-2-Stämme oder um SARS-CoV-2 und einen anderen Atemwegsvirus-Impfstoff handeln.
Nach der Freisetzung werden die Antigen-Nanopartikel effizient in die Lunge aufgenommen. Und da die Nanopartikel über eine verzögerte Freisetzung verfügen, kann nur eine einzige Inhalation eine langanhaltende humorale, zelluläre und mukosale Immunität hervorrufen. Die Forscher testeten ihren pulverförmigen Impfstoff an Mäusen, Hamstern und nichtmenschlichen Primaten und beobachteten eine starke Produktion von Antikörpern und lokale T-Zell-(Immunzell-)Reaktionen, was auf einen wirksamen Virusschutz hinweist.
Wei Wei, einer der entsprechenden Autoren der Studie, sagte: „Die Komponenten dieses Nanomikrosystems nutzen natürliche Proteine und zugelassene Polymermaterialien, und die Wirksamkeit und Sicherheit des Impfstoffs wurden systematisch an nichtmenschlichen Primaten untersucht, was zeigt, dass er großes Potenzial für die klinische Umsetzung hat.“
Aus Produktionssicht erfordern Trockenpulverimpfstoffe keine Kühlung, was die Lager- und Transportkosten erheblich senkt und sich für den Einsatz in Bereichen ohne oder mit begrenzten Kühlmöglichkeiten eignet.
Die Forschung wurde in der Zeitschrift Nature veröffentlicht.