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Impfstoff: Mit mRNA gegen die Grippe

RNA-Vakzin mit vier Antigenen schützt Mäuse gegen unterschiedliche Influenza-Viren

Influenzavirus
Das Influenzavirus ist extrem wandelbar, daher helfen Grippe-Impfstoffe bisher meist nur eine Saison lang. © CDC/ Cynthia Goldsmith

Breiter Schutz: Forschende haben einen neuartigen mRNA-Grippe-Impfstoff entwickelt, der gegen verschiedene Arten von Influenza-Viren schützt. In Tests mit Mäusen wirkte das Vakzin sowohl gegen saisonale Grippevarianten, als auch gegen mehrere Formen von Vogelgrippe. Möglich ist dies, weil die im Impfstoff enthaltene Boten-RNA die Bauanleitung für vier sich nur wenig verändernde Proteine des Influenzavirus enthält. Dies könnte ein vielversprechender Ansatz für den lange gesuchten Universal-Impfstoff gegen Grippe sein.

Das Grippevirus ist enorm wandelbar: Immer wieder bildet es durch Mutation oder die Rekombination mehrerer verschiedener Virenstämme neue Varianten. Dies verändert vor allem die beiden viralen Oberflächenproteine Hämagglutinin (HA) und Neuraminidase (NA), die wichtige Ansatzstellen für die Immunabwehr und für Impfstoffe sind. Deshalb müssen zu jeder Grippesaison neue Impfstoffe entwickelt werden.

Virenproteine
Proteine des Influenzavirus. © M. Eickmann/ gemeinfrei

Suche nach einem universellen Impfstoff

Schon lange sind Mediziner daher auf der Suche nach einem universellen Grippe-Impfstoff – einem Vakzin, das gegen verschiedene Influenza-Varianten wirkt und möglichst auch gegen neue, aus dem Tierreich auf den Menschen überspringende Grippeviren. Denn viele große Grippewellen der Vergangenheit wurden durch solche Artsprünge verursacht – von der große Pandemie im Jahr 1918 bis zur „Schweinegrippe“ im Jahr 2009. Ein erster Kandidat für einen Universal-Impfstoff setzte am Stiel des HA-Proteins an, weil dieser relativ stabil gegenüber Mutationen ist.

Noch einen Schritt weiter geht nun ein Forschungsteam um Meagan McMahon vom Mount Sinai Hospital in New York. Sie haben die mRNA-Technologie genutzt, um einen gleich an vier Proteinen des Influenza-Virus ansetzenden Impfstoff zu entwickeln. „Die Flexibilität dieser Plattform erlaubt den Einschluss mehrerer mRNA-kodierter Antigene in einem Wirkstoff“, erklären die Forschenden. „Zudem ist die Produktion von mRNA-Vakzinen einfach, skalierbar und sequenzunabhängig.“

Vier Virenproteine gegen einen Strauß von Influenzaviren

In ihrem Impfstoff-Kandidaten haben McMahon und ihr Team die mRNA-Bauanleitungen für vier Virenproteine kombiniert, die eine wichtige Rolle für die Immunreaktion spielen. Gleichzeitig sind diese Proteine bei verschiedenen Influenza-Typen relativ ähnlich geblieben. Neben dem Stiel des HA-Proteins gehörte zu diesen Antigenen das zweite Oberflächenprotein NA, außerdem die beiden zur inneren Hülle des Virus gehörenden Proteine M2 und Nukleoprotein (NP).

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Für ihren Test des Vakzins mit Mäusen erstellten McMahon und ihr Team eine Version des Impfstoffs, dessen mRNA den Code für alle vier viralen Proteine enthielt. Zum Vergleich wurde eine zweite Mäusegruppe mit einem Vakzin geimpft, das nur die mRNA für den Stiel des HA-Proteins enthielt. Alle Tiere wurden einen Monat nach ihrer Impfung mit verschiedenen Varianten von Influenza-A infiziert. Die Spanne reichte dabei von mehreren Stämmen von Virentyps H3N2 über das „Schweinegrippevirus“ H1N1 bis zu den Vogelgrippe-Viren H4N6 und H7N9.

Breiter Schutz mit Vierfach-Impfstoff

Das Ergebnis: Der monovalente mRNA-Impfstoff mit nur dem HA-Proteinstiel verlieh den geimpften Mäusen bereits einen relativ guten Schutz zumindest vor einigen Stämmen des H3N2-Grippevirus: Die Tiere verloren zwar an Gewicht, starben aber nicht an der Infektion wie sonst bei ungeimpften Mäusen üblich. Gegen die anderen Varianten des Influenzavirus konnte dieser Vakzin-Kandidat aber nur teilweise schützen.

Anders war dies bei dem quadrivalenten Impfstoff-Kandidaten: Die mit diesem mRNA-Vakzin geimpften Mäuse erwiesen sich als weitgehend immun gegen alle Influenza-Varianten. „Sowohl die niedrige wie die hohe Dosis schützten die Tiere vor dem Tod und ließen sie nur leicht erkranken“, berichten McMahon und ihre Kollegen. Für die Schutzwirkung reichte bereits eine Dosis von 1,25 Mikrogramm des Vakzins aus.

Vielversprechender Ansatz

„Aus diesen Ergebnissen schließen wir, dass ein solcher mRNA-Impfstoff Schutz gegen eine große Bandbreite an Influenzaviren bieten kann“, konstatieren die Forschenden. Gleichzeitig bestätigen die Resultate, dass die Kombination von mehreren Ansatzstellen ein vielversprechender Weg zu einem universellen Grippe-Impfstoff sein kann. Allerdings kommt es dabei darauf an, die viralen Proteine oder Proteinteile zu wählen, die bei den verschiedenen Influenza-Varianten möglichst unverändert geblieben sind.

Die bisher gegen die saisonale Grippe eingesetzten Impfstoffe sind meist auch multivalent – auch sie vereinen Antigene mehrerer Influenza-Varianten in sich. Meist handelt es sich dabei aber um die leicht veränderlichen Oberflächenproteine, die sich von Variante zu Variante deutlich unterscheiden können. (Proceedings of the National Academy of Sciences, 2022; doi: 10.1073/pnas.2206333119)

Quelle: Proceedings of the National Academy of Sciences

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