Neue Impfstoff-Plattform: ‚Zwei-in-Eins-Replikon-und-VLP-Minispike-Impfstoff‘ gegen COVID-19

Um die aktuelle SARS-CoV-2-Pandemie zu stoppen, werden Impfstoffe mit hoher Qualität, Sicherheit und Wirksamkeit benötigt. Wissenschaftler des Paul-Ehrlich-Instituts und der Ludwig-Maximilians-Universität München haben im Labor einen neuartigen Vektorimpfstoff auf Basis des Vesikulären Stomatitisvirus (VSV) mit nur einem Teil des Spikeproteins als Antigen konzipiert und dessen Eigenschaften an Mäusen erprobt. Die Ergebnisse sind in PLOS Pathogens am 21.04.2021 erschienen.

Bei der Impfung mit den in Deutschland verfügbaren COVID-19-Impfstoffen (mRNA-Impfstoffe oder Vektorimpfstoffe) bekommen einige wenige Körperzellen einmalig fremde genetische Information zugeführt. Sie besteht aus mRNA (mRNA-Impfstoffe wie bspw. Comirnaty von BioNTech) oder durch replikationsdefiziente Erkältungsviren übertragene DNA (Vektorimpfstoffe wie bspw. Vaxzevria von AstraZeneca). Die genetische Information wird von den betroffenen Zellen in Proteine übersetzt. Sie bilden das Spikeprotein des Coronavirus, gegen das vom Immunsystem u.a. Antikörper gebildet werden. Zur Gewährleistung einer weltweit flächendeckenden Versorgung mit wirksamen Impfstoffen werden derzeit weitere Impfstoff-Plattformen erforscht und entwickelt.

Forschende des Paul-Ehrlich-Instituts unter Leitung von Dr. Christian Pfaller, Forschungsgruppenleiter „Pathogenese von Atemviren“ in der Abteilung „Veterinärmedizin“, Prof. Karl-Klaus Conzelmann vom Max von Pettenkofer-Institut der LMU München und Dr. Christiane Riedel vom Institut für Virologie der Veterinärmedizinischen Universität Wien haben einen innovativen Vektorimpfstoff auf der Grundlage des Vesikulären Stomatitisvirus (VSV) konstruiert. VSV ist nicht vermehrungsfähig und kann keine Erkrankung auslösen. Durch Einsatz eines sich nicht ausbreitenden Replikonvektors wird die unerwünschte Ausbreitung von VSV-Partikeln im Körper vermieden.

Als Antigen dient ein chimäres „Minispike“, bestehend aus der Rezeptorbindungsdomäne (RBD) des SARS-CoV-2 Spikeproteins (Spike-RBD), die mithilfe einer vom Tollwutvirus abgeleiteten Sequenz in Membranhüllen eingebaut wird. Das Tollwutvirus gehört zu den Rhabdoviren. Dies erlaubt den gleichzeitigen Einbau des optimierten Antigens auf der Zelloberfläche der Zielzellen des Impfstoffs und auch in die Hülle von sekretierten nicht infektiösen virusähnlichen Partikeln, die das Immunsystem zusätzlich zur Herstellung von Antikörpern gegen die Spike-RBD anregen – ein kombinierter „2-in-1“-Ansatz. Damit konnte die Hypothese untersucht werden, dass mit einer solchen verbesserten RBD-Antigenpräsentation es nicht notwendig sei, sich ausbreitende Vektorimpfstoffe oder das vollständige Spikeprotein-Antigen zu verwenden.

Eine Einzeldosis des Prototyps des Replikon-Impfstoffs stimulierte bei Mäusen hohe Titer von SARS-CoV-2 neutralisierenden Antikörpern und schützte die Tiere mit sehr hoher Effizienz vor einer symptomatischen Infektion mit SARS-CoV-2. Eine zweite Immunisierung verstärkte die Virusneutralisationsaktivität noch weiter. Die Ergebnisse zeigen, dass sich mit nicht ausbreitenden Rhabdovirus-RNA-Replikons, die Minispike-Proteine exprimieren, eine wirksame Impfstoffplattform bieten könnte, die das bestehende Repertoire an Impfstoffen erweitert.

Originalpublikation

Hennrich AA, Sawatsky B, Santos-Mandujano R, Banda DH, Oberhuber M, Schopf A, Pfaffinger V, Wittwer K, Riedel C, Pfaller CK, Conzelmann K (2021): Safe and effective two-in-one replicon-and-VLP minispike vaccine for COVID-19: Protection of mice after a single immunization.
PLOS Pathog 17: e1009064.
Online-Abstract