Entwicklung synthetischer Impfstoffe

Prof. Dr. Pol Bese­nius, Chemik­er an der Johannes Guten­berg-Uni­ver­sität Mainz (JGU), erhält für die Entwick­lung voll­syn­thetis­ch­er Impf­stoffe eine Förderung des Europäis­chen Forschungsrats. Das Ziel von Bese­nius ist es unter anderem, das Prob­lem der gerin­gen Sta­bil­ität und kurzen Halt­barkeit bei den aktuell entwick­el­ten Impf­stof­fen zu über­winden. Für das Design neuer Vakzine sollen daher Bausteine wie in einem Baukas­ten zur Ver­fü­gung gestellt wer­den, die sich selb­st zusam­men­lagern und krankheitsspez­i­fis­che neue Impf­stoffe bilden. Der Europäis­che Forschungsrat (Euro­pean Research Coun­cil – ERC) stellt für das Pro­jekt „Supramol­e­c­u­lar engi­neer­ing of gly­can-dec­o­rat­ed pep­tides as syn­thet­ic vac­cines“ (SUPRAVACC) in den kom­menden fünf Jahren 2 Mil­lio­nen Euro bere­it. Der ERC Con­sol­ida­tor Grant ist eine der höch­st­dotierten För­der­maß­nah­men der EU.

Die wichtig­ste Funk­tion von Impf­stof­fen ist die Induk­tion eines immu­nol­o­gis­chen Gedächt­niss­es, das für einen langfristi­gen Schutz vor Krankheit­ser­regern entschei­dend ist. Die derzeit­i­gen Strate­gien für wirk­same antibak­terielle und antivi­rale Impf­stoffe basieren darauf, dass für den Erreger spez­i­fis­che Erken­nungsmo­tive auf ein Träger­pro­tein aufge­bracht wer­den. Allerd­ings lei­den diese For­mulierun­gen unter geringer Sta­bil­ität und kurz­er Halt­barkeit und sind daher in Entwick­lungslän­dern nur begren­zt anwend­bar. Strate­gien zur Entwick­lung neuer Vakzine gegen endo­gene Krankheit­en wie Krebs bleiben weit­er­hin eine ungelöste Her­aus­forderung, da die derzeit­i­gen Meth­o­d­en keinen Zugang zu mod­u­laren oder maßgeschnei­derten Vakzi­nen bieten.

„Ich schlage daher einen radikal neuen Design-Ansatz für die Entwick­lung voll­syn­thetis­ch­er, supramoleku­lar­er Impf­stoffe vor“, erk­lärt Pol Bese­nius. Ziel ist es, Kohlen­hy­drat- und Glykopep­tid-Epi­tope zu syn­thetisieren und sie an supramoleku­lare Bausteine anzuknüpfen. Epi­tope sind Struk­turen oder Molekülab­schnitte, die eine spez­i­fis­che Immu­nant­wort aus­lösen kön­nen. Die supramoleku­laren Bausteine kön­nen indi­vidu­ell gestal­tet wer­den, um krankheitsspez­i­fis­che Anti­gene und Immun­stim­u­la­toren anzuheften.

Baukasten liefert supramolekulare Komponenten, die sich von selbst zu Vakzinen zusammensetzen

Supramoleku­lare Mate­ri­alien beruhen auf der Selb­stassem­blierung moleku­lar­er Bausteine zu geord­neten Poly­mer­struk­turen. Weil sich die Kom­po­nen­ten von selb­st zusam­men­lagern und nanoskalige Par­tikel aus­bilden, dienen sie zur Entwick­lung eines „Subein­heit­en-Vakzin-Baukas­tens“. Die vorgeschla­gene Strate­gie ermöglicht die Her­stel­lung bre­it anwend­bar­er Vakzine, indem durch Co-Assem­blierung von unter­schiedlich funk­tion­al­isierten Kom­po­nen­ten speziell auf die Anwen­dung ein­stell­bare Par­tikel erhal­ten wer­den. „Das heißt also, ich bes­timme die Zusam­menset­zung der Mis­chung und die Bausteine fügen sich dann selb­st­ständig zu maßgeschnei­derten Nanos­truk­turen zusam­men“, beschreibt Bese­nius den Vor­gang. Der mod­u­lare Ansatz ermöglicht weit­er­hin einen Zugang zu Vakzi­nen, die frei von biol­o­gis­ch­er Kon­t­a­m­i­na­tion sind und gelagert wer­den können.

Die immu­nol­o­gis­che Evaluierung der voll­syn­thetis­chen Impf­stoffe wird das Team um Pol Bese­nius in Koop­er­a­tion mit der Gruppe von Prof. Dr. Edgar Schmitt am Insti­tut für Immunolo­gie, Uni­ver­sitätsmedi­zin Mainz, durch­führen. „Wir hof­fen, dass wir mit SUPRAVACC bei der Entwick­lung min­i­mal­is­tis­ch­er und bre­it anwend­bar­er Impf­stoffe Pio­nier­ar­beit leis­ten kön­nen“, so Bese­nius. Dazu gehört auch, dass der supramoleku­lare Engi­neer­ing-Ansatz im Hin­blick auf eine Immu­nisierung gegen bak­terielle Erkrankun­gen sowie als poten­zieller Kan­di­dat für Anti-Tumor-Vakzine evaluiert wird. Die Erken­nt­nisse aus diesem Pro­jekt wer­den sich auch, so die Erwartun­gen, auf die Entwick­lung von Impf­stof­fen in Forschungs- und Indus­triela­boren auswirken.