Steigerung der Wirksamkeit von Impfstoffen durch metallorganische Nanopartikel

Impfstoffe mit metallorganischen Nanopartikeln stärken

Vaccines work by safely exposing the body to pathogens, “teaching” the immune system how to react the day it meets the actual disease-causing virus or bacteria. The issue is that for the immune system to do so, it needs to be exposed to a minimum quantity of pathogens or fragments, which can sometimes be difficult.

Aus diesem Grund verwenden herkömmliche Impfstoffe Adjuvantien wie Aluminium, um die Reaktion des Immunsystems zu verstärken. Diese können jedoch unerwünschte Nebenwirkungen verursachen, da sie ALLE Immunreaktionen stimulieren und nicht nur die vom Impfstoff beabsichtigten.

Ein Forscherteam des MIT hat möglicherweise eine Lösung gefunden, die Wirksamkeit von Impfstoffen zu erhöhen, indem es ein neuartiges Adjuvans auf Basis von Nanotechnologie einsetzt. Sie nutzten ein Nanopartikel, das als Metall‑organisches Gerüst (MOF) bezeichnet wird und als Adjuvans eine spezifische Immunreaktion stärkt, anstatt einer allgemeinen Reaktion wie bei klassischen Adjuvantien.

Die Forschung wurde von Robert Langer, einem Professor des MIT Institute, und  Dan Barouch, einem Professor der Harvard Medical School, durchgeführt.

Wie metallorganische Nanopartikel funktionieren

Das veröffentlichte Forschungspapier erklärt, dass sie ein MOF namens ZIF-8 verwendet haben, ein Zinkion, das an vier Moleküle Imidazol, einer organischen Verbindung, gebunden ist. Dies ist das erste Mal, dass die Mechanismen, wie ZIF-8 funktioniert, aufgeklärt wurden.

Die Forscher betten das SARS‑CoV‑2‑Spike‑Protein in die Struktur von 100‑200 nm großen ZIF‑8‑Partikeln ein, wobei diese Größe es ermöglicht, von Makrophagen aufgenommen zu werden oder in Lymphknoten zu gelangen. Die MOF‑Partikel werden abgebaut und liefern das virale Protein direkt an das Immunsystem.

Quelle: Science Advances

Es funktioniert im Wesentlichen, indem es die viralen Partikel zum Immunsystem zur Erkennung leitet, anstatt das gesamte Immunsystem zu überstimulieren, damit es die viralen Partikel im Blutkreislauf erkennt. Das gezielte Ansprechen der viralen Partikel erzeugte eine sehr spezifische, dosisabhängige Reaktion auf das COVID‑Protein und eine stärkere Reaktion als das Protein ohne das MOF.

Besonders nützlich ist, dass es nachahmt, wie der Körper Immunität gegen das Virus aufbaut, wobei das verdauerte Virus in Stücke zerlegt und für die langfristige Immunität gespeichert wird. Aus Sicht des Immunsystems gibt es also kaum einen Unterschied zwischen einem ZIF‑8‑Partikel und einem echten viralen Partikel.

Quelle: Science Advances

Was kommt als Nächstes für metallorganische Nanopartikel und MOF‑Impfstoffe?

Die Entdeckung, wie man MOF ohne ein Adjuvans einsetzen kann, ebnete den Weg für eine völlig neue Generation von Impfstoffen, die sicherer und effizienter sein könnten.

Ein weiterer Vorteil ist, dass solche Impfstoffe, die Protein‑Subeinheiten verwenden, günstiger und einfacher herzustellen sind als RNA‑Impfstoffe. Dadurch könnten traditionelle Impfstoffdesigns selbst gegenüber den neuen Wellen von mRNA‑Impfstoffen, die in Entwicklung sind, wettbewerbsfähig bleiben.

Der nächste Schritt wird sein, weitere Tests durchzuführen, um die Sicherheit von ZIF‑8 zu gewährleisten, jetzt wo bewiesen ist, dass es die Impfstoffwirkung verstärken kann. Verfahren für die kostengünstige Massenproduktion müssen ebenfalls entwickelt werden.

Eine weitere Möglichkeit ist, dass ZIF‑8 nicht das Endstadium von MOF‑basierten Impfstoffen darstellt. Ähnliche Nanopartikel könnten eine noch stärkere Immunwirkung, ein besseres Sicherheitsprofil oder eine einfachere & günstigere Massenherstellung ermöglichen.

Aktien von Impfstoffunternehmen

1. Merck

Obwohl es in den letzten Jahren bei den Gesamteinnahmen von COVID‑19‑Impfstoffunternehmen übertroffen wurde, behielt Merck weiterhin die Spitzenposition unter den Nicht‑COVID‑19‑Impfstoffverkäufern. Zu den Bestsellern gehört der anti‑HPV‑Impfstoff (Human Papillomavirus) Gardasil, der 2023 8,8 Mrd. $ einbrachte, sowie ein explosives Umsatzwachstum in den letzten drei Jahren.

Quelle: Merck

Das Unternehmen plant außerdem die Einführung eines neuen Pneumokokken‑Impfstoffs mit einem PDUFA‑Datum für seinen V116‑Impfstoff im Juni 2024 sowie fünf weiterer Impfstoffe in der F&E‑Pipeline.

Quelle: Merck

Die Verbesserung der Effizienz von Impfstoffen und die Reduzierung des Bedarfs an Adjuvantien, die Nebenwirkungen verursachen können, wird für Unternehmen wie Merck von großem Interesse sein, die regelmäßig mit Kontroversen über ihre Impfstoffe konfrontiert waren, die einige seltene Krankheiten verursachen können, einschließlich Gardasil.

Während mRNA‑Impfstoffe aufgrund der Pandemie im Trend lagen, sind traditionellere, proteinbasierte Designs bei weitem nicht vorbei und können äußerst profitabel sein.

2. GSK

GSK ist ein weiterer Schwergewicht in der Impfstoffproduktion, insbesondere mit einem fortschrittlichen 5‑in‑1‑Meningokokken‑Impfstoff (gegen Meningitis), der 2022 Einnahmen von 1,1 Mrd. $ erzielte, obwohl er noch nicht für den US‑Markt zugelassen ist.

Das Unternehmen arbeitet außerdem an der Erweiterung seines Impfstoffangebots. Sein RSV‑Impfstoff, der sich an Erwachsene im Alter von 50‑59 Jahren richtet, wurde im Januar 2024 zugelassen und ist der erste, der für diese Bevölkerungsgruppe verfügbar ist. Weitere Impfstoffe befinden sich in der Entwicklung, darunter:

• Gürtelrose.
• Influenza.
• Meningokokken‑Erkrankungen.
• Pneumokokken‑Erkrankungen.
• Hepatitis B
• Herpes‑simplex‑Virus

GSK erwartet, dass die Impfstoffkategorie mit einer „hohen einstelligen % CAGR“ weiter wächst.

GSKs Fokus auf Infektionskrankheiten, durch Impfstoffe und neue Antibiotika, beantwortet ein dringendes Bedürfnis im Kontext zunehmender Antibiotikaresistenzen und neuer Epidemien. Das Unternehmen liefert zudem Adjuvantien oder Fertigungsdienstleistungen für die Impfstoffe anderer Firmen, was es in eine Spitzenposition bringt, von Verbesserungen klassischer Impfstoffe zu profitieren und diese in großem Maßstab herzustellen.

3. Sanofi

Sanofi (SNW.DE ) (SNY ) ist ein weiterer großer Marktführer im Impfstoffbereich, mit einer starken Präsenz beim jährlichen Grippeimpfstoff. Es ist zudem ein Spitzenreiter in der allgemeinen Immunologie, insbesondere dank Duxipent, einer antiallergischen Therapie.

Quelle: Sanofi Vaccines Investor Event

Sanofis F&E‑Aktivitäten basieren sowohl auf traditionellen Impfstofftechnologien als auch auf mRNA‑Impfstoffen. Bis 2025 erwartet das Unternehmen, mindestens fünf „best‑in‑class“ neue Impfstoffkandidaten in Phase 3 klinischer Studien vorzustellen.

Infolgedessen rechnet das Unternehmen damit, dass seine Impfstoffverkäufe bis 2030 auf über 10 Mrd. $ anwachsen werden, hauptsächlich durch eine kontinuierliche Führungsposition im Bereich Influenza sowie Wachstum bei RSV, Pneumokokken und neuen mRNA‑Märkten.

Es arbeitet zudem an innovativen Immunologie‑Technologieplattformen, wie Antikörper‑Drug‑Conjugates, SYNTHORIN und der Nutzung der natürlichen Killer‑Zellen (NK‑Zellen) des Körpers, sowie an deren Kombination mit KI und Genomforschung.

Quelle: Sanofi

Sanofi expandiert in Bereichen, in denen Impfstoffe tendenziell schlechter abschneiden, wie bei Säuglingen mit einem unreifen Immunsystem. Außerdem sucht das Unternehmen nach Möglichkeiten, das Potenzial von Impfstoffen zu erweitern, insbesondere durch die Zielrichtung Akne.

Verbesserungen der Effizienz, etwa durch den Einsatz von MOF zur Erzeugung einer starken Immunantwort, könnten für das Unternehmen einen neuen Weg darstellen, noch bessere medizinische Leistungen zu erbringen, insbesondere bei Krankheiten oder Situationen, in denen Impfstoffe historisch nicht ausreichend wirksam waren.