Alles über Sars-CoV-2-Impfstoffe. Der Beitrag von Enrico Bucci, Ph.D. in Biochemie und Molekularbiologie, außerordentlicher Professor an der Temple University in Philadelphia, Autor des Buches "Bad Scientists"
"Der Beitrag von Enrico Bucci, Ph.D. in Biochemie und Molekularbiologie, außerordentlicher Professor an der Temple University in Philadelphia, Autor des Buches" Bad Scientists ", aus seinem Facebook-Profil".
Prämisse: Selbst wenn es sich um einen langen Beitrag handelt, ist das Folgende alles andere als erschöpfend oder der Vollständigkeit nur minimal nahe und stellt lediglich eine kleine Zusammenfassung der Dinge dar, die ich für herausragend halte.
Wie bei allen Impfstoffen besteht das zu lösende Problem darin, unser Immunsystem so zu trainieren, dass es den Erreger erkennt, wenn er auf ihn trifft, ohne dass der Erreger selbst uns testen muss.
"Lehren zu erkennen" bedeutet, den Zellen unseres Immunsystems (den berühmten weißen Blutkörperchen, aber auch anderen Zellen, die alle zusammen die antivirale Reaktion umsetzen) etwas zu präsentieren, das die Form des Virus hat (wörtlich im Sinne der dreidimensionalen Form) dass die richtigen Antikörper darauf modelliert werden können, dh Proteine der Klasse der Immunglobuline, die die richtige Form haben, um auf der Oberfläche des Virus zu haften und es vollständig zu bedecken, wodurch es nicht mehr funktioniert und für Zellen wie Makrophagen attraktiv wird, die alles verschlingen es ist mit Antikörpern bedeckt und sie zerstören es.
Wie können wir also die Form des Virus unserem Immunsystem „präsentieren“, bevor wir uns infizieren?
Ein erster Weg, der einfachste und älteste, besteht darin, uns das abgeschwächte oder vollständig inaktivierte (getötete) Virus zu injizieren. Einige Impfstoffe basieren bereits in fortgeschrittenen Entwicklungsstadien auf dieser alten und bewährten Technologie (in China und Indien gibt es einige Beispiele in der Entwicklung). Zusätzlich zu einer relativ einfachen Herstellung hat dieses System den Vorteil, dass das gesamte Virus unserem System präsentiert wird, wodurch Antikörper erhalten werden, die in der Lage sind, einen Teil davon zu erkennen. Das heißt, eine multivalente Immunantwort wird erhalten. Andererseits ist ein Höchstmaß an Sicherheit in Bezug auf die biologische Gefahr erforderlich, da das lebende Virus während der Produktionsphase behandelt werden muss, um es abzuschwächen oder zu inaktivieren. Darüber hinaus ist eine sehr strenge Qualitätskontrolle unerlässlich, um zu vermeiden, dass aktive Viren in Individuen geimpft werden (es gibt berühmte historische Präzedenzfälle) und im Fall des abgeschwächten Virus die Wiedererlangung der Pathogenität zu vermeiden.
Aufgrund dieser Risiken zielen die meisten Bemühungen im Allgemeinen darauf ab, innovativere Technologien einzusetzen, die darauf basieren, nur "Teile" des Zielvirus zu verwenden und unser Immunsystem zu trainieren, um diese zu erkennen. Der im Fall von Sars-CoV-2 bevorzugte Teil ist das Spike-Protein, sowohl weil es sehr spezifisch für das Virus ist, als auch weil das Blockieren mit Antikörpern dazu führt, dass das Virus nicht in menschliche Zellen eindringen kann (neutralisierende Antikörper), da dieses Protein es ist derjenige, der den menschlichen ACE2-Rezeptor erkennt, damit das Virus in menschliche Zellen eindringen kann (ein unmöglicher Prozess, wenn die Spitze mit Antikörpern beschichtet ist).
Wie "liefern" wir unserem Immunsystem die Teile des Virus, gegen die wir es trainieren wollen? Eine erste Möglichkeit besteht darin, verschiedene Viren – Adenoviren – zu verwenden, die beim Menschen nahezu harmlos sind (in dem Sinne, dass sie Krankheiten wie Erkältungen verursachen). Die DNA dieser Viren wird durch Insertion des Spike-Protein-Gens modifiziert. Diese Viren werden dann in die Impfstoffe injiziert, infizieren unsere Zellen und tragen die DNA, um das Spike-Protein im Zellkern zu synthetisieren. dort liefert diese DNA, ohne sich in unsere zu integrieren, die Anweisungen für das zu produzierende Spike-Protein. Zu diesem Zeitpunkt produzieren unsere Zellen den Teil des Virus, den das Immunsystem als fremd erkennt. und auf diese Weise wird die Schutzreaktion gegen Sars-CoV-2 montiert. Das Adenovirus, das wir in einer primitiveren Version der Technologie als Vektor verwenden, kann sich möglicherweise selbst replizieren und so sehr viele Kopien von sich selbst und dem Gen für das Spike-Protein erzeugen. In einer fortgeschritteneren Version kann es sich möglicherweise nicht selbst replizieren, weshalb mehr Material injiziert werden muss, um die Menge an Spike-Protein zu erreichen, die für eine gute schützende Immunantwort erforderlich ist. So funktionieren einige chinesische Impfstoffe. Obwohl diese Art von Impfstoff sehr sicher und die Technologie gut validiert ist (da Adenoviren auch für andere medizinische Praktiken wie die genetische Behandlung mit rekombinanter DNA verwendet werden), gibt es ein Hauptproblem: Da Adenoviren häufig unter Menschen zirkulieren, Viele haben möglicherweise ein Immunsystem, das den Vektor erkennen und somit den Impfstoff blockieren kann. Aus diesem Grund sind im russischen Sputnik V-Impfstoff zwei verschiedene Vektoradenoviren vorhanden (so dass mindestens einer wirksam ist), während im AstraZeneca-Impfstoff ein Schimpansenadenovirus verwendet wird (dem wir vorher nicht begegnet sind und gegen das es daher nicht kann es gibt eine frühere Immunantwort). Es bleibt die Tatsache, dass alle Impfstoffe auf der Basis von rekombinanten Viren einen ziemlich komplizierten Herstellungsprozess erfordern; Neben den anderen Vorteilen haben sie jedoch die Haltbarkeit und den einfachen Transport (auch in gefriergetrockneter Form), so dass sie aus logistischer Sicht gute Eigenschaften für ein Massenprodukt aufweisen.
Die bisher beschriebenen Impfstoffe basieren jedoch immer noch auf der Verwendung von Viren; Einige modernere Alternativen wurden entwickelt und werden auch gegen Covid-19 getestet.
Zum Beispiel ist es möglich, unseren Körper mit kleinen Virusstücken zu versorgen, die direkt erkannt werden können, ohne dass unsere Zellen sie herstellen müssen. Dazu verwenden wir die rekombinante Proteintechnologie. Mit anderen Worten, virale Proteine wie Spike werden in Bioreaktoren unter Verwendung von Gentechnik und Säugetierzellen hergestellt, die modifiziert werden, um "Fabriken" des interessierenden Proteins zu werden – ein bisschen wie rekombinantes Insulin für Diabetiker. Die mit Impfstoffen dieses Typs erzielte Antikörperantwort ist ausgezeichnet, und selbst im Fall von Sars-CoV-2 sind die Daten vielversprechend. Der Produktionsprozess ist jedoch nicht einfach: Die rekombinanten Proteine müssen aus einem Meer von "Abfall" -Produkten gewonnen werden (dh sie müssen gereinigt werden), und dieselben Bioreaktoren für die Primärproduktion sind nicht gerade einfach zu skalieren, um eine Produktion zu erhalten von der Größe, die eine Pandemie benötigt. Schließlich muss das erhaltene Protein auch auf die richtige Weise hergestellt werden (dh es muss die gleiche Form wie im Virus und den gleichen Zucker an den gleichen Positionen haben); eine weitere Komplikation, die jedoch für Impfstoffkandidaten gegen Sars-CoV-2 gelöst zu sein scheint.
Können wir es besser machen? Sicher: Das heißt, wir können der Zelle nur die Informationen liefern, die sie benötigt, um das Protein selbst zu produzieren, das das Immunsystem erkennen muss. Die Wörter und Botschaften, mit denen wir mit den Zellen sprechen können, sind in der Sprache des genetischen Codes geschrieben und bestehen daher aus DNA- oder Rna-Strings.
Im Fall von DNA-Impfstoffen gegen Sars-CoV-2 beabsichtigen wir, die Zellen unseres Körpers mit einem "Ring" aus DNA zu versehen, der für das Spike-Protein kodiert. Sobald dieser Ring den Zellkern erreicht, wird er von der zellulären Maschinerie gelesen, die den genetischen Code interpretiert, und das Spike-Protein wird in großen Mengen hergestellt. Die in der Entwicklung befindlichen Impfstoffkandidaten basieren auf diesem Prinzip. Diese Impfstoffkandidaten sind sehr einfach herzustellen und sehr stabil und haben gute Eigenschaften, um gute Produkte für eine weltweite Massenprophylaxe zu werden. Es muss jedoch gesagt werden, dass es zunächst nicht sehr einfach ist, den Impfstoff-DNA-Ring direkt in den Zellkern zu bringen. Darüber hinaus gibt es bisher keine Beispiele für zugelassene DNA-Impfstoffe, weshalb wir noch nicht viel über die tatsächliche Durchführbarkeit des groß angelegten Ansatzes wissen.
Im Prinzip ist es viel einfacher, unseren Zellen die richtige genetische Botschaft in Form von Rna zu vermitteln, wie dies bei Impfstoffkandidaten von Pfizer , Moderna und Dutzenden anderer in der Entwicklung befindlicher Fälle der Fall ist. Eine Messenger-RNA, die in ein Liposom eingewickelt ist, das den Eintritt in die Zellen erleichtert und sie vor Abbau schützt, muss den Zellkern nicht erreichen, um zu funktionieren. Sobald es in eine Zelle gelangt, wird es sofort in das Spike-Protein umgewandelt, das dazu dient, unser Immunsystem zu trainieren, wodurch eine Reaktion erzeugt wird, die bis jetzt immer robust war (ich sage schon lange vor der aktuellen Pandemie, die als Kandidaten für Impfstoffe gegen andere Viren und gegen sie gilt Tumoren in der klinischen Entwicklung seit Jahren). Der Nachteil von RNA-Impfstoffen besteht darin, dass das Material, aus dem sie bestehen – RNA – sehr empfindlich ist. Daher muss der Impfstoff bei niedrigen Temperaturen gelagert und angemessen geschützt werden, was die Logistik erheblich erschwert. Darüber hinaus führt diese Art von Impfstoff möglicherweise gerade aufgrund des Liposoms, in dem die Messenger-RNA eingekapselt ist, zu einer starken Reaktion auf die Injektion (der Impfstoff soll stark reaktogen sein): hohes Fieber, Muskelschmerzen und andere Symptome, die sich auflösen. ja spontan, aber die sind überdurchschnittlich verbreitet (und erinnern darüber hinaus an die Symptome von Covid-19 ). Dies muss berücksichtigt werden, um Angstzustände zu vermeiden oder den Impfstoff für unerwartete Folgen verantwortlich zu machen, die nicht solche sind.
Nun: Ich hoffe, dass für diejenigen, die bisher zum Lesen gekommen sind, die Dinge etwas klarer sind. In Wirklichkeit könnte ein Buch über die Impfstofftechnologien geschrieben werden, die wir weltweit gegen Sars-CoV-2 einsetzen. aber um mehr herauszufinden, verweise ich auf die Fachliteratur, die sicherlich nicht fehlt.
Dies ist eine Übersetzung eines Artikels, der am Sat, 12 Dec 2020 14:22:09 +0000 im italienischen Blog Start Magazine unter der URL https://www.startmag.it/sanita/vi-spiego-come-funzionano-i-vaccini-contro-sars-cov-2/ veröffentlicht wurde.