Bei Gen-basierten Impfstoffen wird nicht das virale Protein verabreicht, gegen das geimpft werden soll, sondern ein Gen, das die Bildung dieses Proteins nach der Impfung ermöglicht. So genannte Genfähren helfen, diese Gene in die Zellen und das Erbgut der Geimpften einzuschleusen. Als Genfähren werden häufig Viren verwendet, da sie darauf spezialisiert sind, ihr Erbgut sehr effizient von einer Zelle zur nächsten zu übertragen. Meist kommen dabei gut erforschte und für Menschen ungefährliche Viren zum Einsatz.

Diese Vektoren sind gentechnisch so verändert, dass sie sich selbst nicht mehr vermehren können und damit keine Gefahr darstellen. So lässt sich zum Beispiel das Gen für das HIV-Hüllprotein in das Erbgut eines gentechnisch veränderten Adenovirus, ein meist harmloses Atemwegsvirus, einsetzen. Dieser adenovirale Vektor kann dann in Zellkultur unter bestimmten Bedingungen vermehrt und gereinigt werden. Nach Injektion der Vektorpartikel wird das Gen für das HIV-Hüllprotein in die Zellen eingeschleust und bewirkt dort die Synthese des Hüllproteins.

Prinzip der T-Zell-Aktivierung durch dendritische Zellen © NIAID

Erkennung des Feindes erleichtert
Das Immunsystem reagiert darauf mit der Bildung von Antikörpern und T-Killerzellen, die beide gegen das HIV-Hüllprotein gerichtet sind. Dabei werden – wie nach einer natürlichen viralen Infektion – die Bruchstücke des viralen Hüllproteins auf der Oberfläche der Zellen von bereits vorhandenen Killerzellen erkannt.

Damit nach einer Impfung neue T-Killerzellen produziert werden, müssen jedoch zunächst spezialisierte Zellen des Immunsystems, die so genannten dendritischen Zellen, die viralen Peptide aufnehmen und präsentieren. Denn nur sie sind in der Lage, den noch unreifen T-Killerzellen die notwendigen Aktivierungs- und Differenzierungssignale zu vermitteln und sie damit gewissermaßen auf ihren Gegner zu prägen.

Zu aufwendig für Massenanwendung
Solche auf dendritischen Zellen basierende Impfverfahren haben beispielsweise im Rahmen einer therapeutischen Immunisierungsstudie bei HIV-Patienten bereits eindrucksvolle Ergebnisse gezeigt. Dabei werden aus dem Blut der zu Impfenden zunächst dendritische Zellen isoliert, in Zellkultur mit dem Impfstoff beladen und anschließend aktiviert. Für die Immunisierung werden den Patienten dann diese maßgeschneiderten dendritischen Zell-Impfstoffe gespritzt. Für eine breite prophylaktische Impfung gegen HIV-Infektionen kommt dieses Verfahren jedoch nicht in Frage, da für jeden Patienten ein eigener Impfstoff hergestellt werden müsste.