Auf einen Blick

Virale vektorbasierte Impfstoffe unterscheiden sich von den meisten herkömmlichen Impfstoffen dadurch, dass sie keine Antigene enthalten, sondern körpereigene Zellen verwenden, um sie herzustellen. Sie tun dies, indem sie ein modifiziertes Virus (den Vektor) verwenden, um genetischen Code für Antigen, im Fall von COVID-19-Spike-Proteinen, die auf der Oberfläche des Virus gefunden werden, in menschliche Zellen zu liefern. Indem er Zellen infiziert und sie anweist, große Mengen an Antigen herzustellen, die dann eine Immunantwort auslösen, ahmt der Impfstoff nach, was bei einer natürlichen Infektion mit bestimmten Krankheitserregern – insbesondere Viren – geschieht. Dies hat den Vorteil, dass eine starke zelluläre Immunantwort durch T-Zellen sowie die Produktion von Antikörpern durch B-Zellen ausgelöst wird. Ein Beispiel für einen viralen Vektorimpfstoff ist der rVSV-ZEBOV-Impfstoff gegen Ebola.

Advantages and disadvantages of viral vector-based vaccines

Well-established technology

Strong immune response

Immune response involves B cells and T cells

Previous exposure to the vector could reduce effectiveness

Relatively complex to manufacture

How do such vaccines trigger immunity?

Viren überleben und vermehren sich, indem sie in die Zellen ihres Wirts eindringen und ihre Proteinherstellungsmaschinerie entführen, so dass sie den genetischen Code des Virus lesen und neue Viren herstellen. Diese Viruspartikel enthalten Antigene, Moleküle, die eine Immunantwort auslösen können. Ein ähnliches Prinzip untermauert virale Vektorimpfstoffe – nur in diesem Fall erhalten die Wirtszellen nur Code, um Antigene herzustellen. Der virale Vektor fungiert als Abgabesystem und bietet die Möglichkeit, in die Zelle einzudringen und den Code für die Antigene eines anderen Virus einzufügen (den Erreger, gegen den Sie impfen möchten). Das Virus selbst ist harmlos, und indem die Zellen nur Antigene produzieren, kann der Körper eine Immunantwort sicher aufbauen, ohne eine Krankheit zu entwickeln.

Verschiedene Viren wurden als Vektoren entwickelt, darunter Adenovirus (eine Ursache der Erkältung), Masernvirus und Vaccinia-Virus. Diese Vektoren werden von allen krankheitsverursachenden Genen befreit und manchmal auch von Genen, die es ihnen ermöglichen, sich zu replizieren, was bedeutet, dass sie jetzt harmlos sind. Die genetischen Anweisungen zur Herstellung des Antigens aus dem Zielpathogen werden in das Genom des Virusvektors eingenäht.

Es gibt zwei Haupttypen viraler vektorbasierter Impfstoffe. Nicht replizierende Vektorimpfstoffe sind nicht in der Lage, neue Viruspartikel herzustellen; Sie produzieren nur das Impfstoffantigen. Replizierende Vektorimpfstoffe produzieren auch neue Viruspartikel in den Zellen, die sie infizieren, die dann neue Zellen infizieren, die auch das Impfantigen bilden. Die in der Entwicklung befindlichen COVID-19-Virusvektorimpfstoffe verwenden nicht replizierende Virusvektoren.Einmal in den Körper injiziert, beginnen diese Impfviren, unsere Zellen zu infizieren und ihr genetisches Material – einschließlich des Antigengens – in die Zellkerne einzufügen. Menschliche Zellen stellen das Antigen so her, als wäre es eines ihrer eigenen Proteine, und dieses wird neben vielen anderen Proteinen auf ihrer Oberfläche präsentiert. Wenn die Immunzellen das fremde Antigen erkennen, erzeugen sie eine Immunantwort dagegen.

Diese Reaktion umfasst Antikörper produzierende B-Zellen sowie T-Zellen, die infizierte Zellen suchen und zerstören. T-Zellen tun dies, indem sie das Repertoire von Proteinen untersuchen, die auf den Oberflächen von Zellen exprimiert werden. Wenn sie also ein fremdes Protein wie ein Antigen des Erregers bemerken, werden sie eine Immunantwort gegen die Zelle auslösen, die es trägt.Eine Herausforderung dieses Ansatzes besteht darin, dass Menschen möglicherweise zuvor dem Virusvektor ausgesetzt waren und eine Immunantwort dagegen auslösen, wodurch die Wirksamkeit des Impfstoffs verringert wird. Eine solche „Anti-Vektor-Immunität“ macht auch die Abgabe einer zweiten Dosis des Impfstoffs schwierig, vorausgesetzt, dies ist erforderlich, es sei denn, diese zweite Dosis wird unter Verwendung eines anderen Virusvektors abgegeben.

Wie einfach sind sie herzustellen?

Ein großer Engpass bei der Herstellung viraler Vektor-Impfstoffe ist die Skalierbarkeit. Traditionell werden virale Vektoren in Zellen gezüchtet, die an ein Substrat gebunden sind, und nicht in frei schwebenden Zellen – dies ist jedoch in großem Maßstab schwierig. Derzeit werden Suspensionszelllinien entwickelt, mit denen virale Vektoren in großen Bioreaktoren gezüchtet werden könnten. Die Zusammenstellung des Vektorimpfstoffs ist ebenfalls ein komplexer Prozess, der mehrere Schritte und Komponenten umfasst, von denen jede das Kontaminationsrisiko erhöht. Umfangreiche Tests sind daher nach jedem Schritt erforderlich, was die Kosten erhöht.