UNL-Wissenschaftler entwickeln einen robusten Impfstoff gegen den Schweinegrippestamm

07. Juni 2023

Ein erfolgreiches Langzeitexperiment mit lebenden Schweinen deutet darauf hin, dass Wissenschaftler aus Nebraska einem sicheren, langlebigen und möglicherweise universellen Impfstoff gegen die Schweinegrippe einen weiteren Schritt näher kommen könnten.

Die Ergebnisse sind nicht nur für die Schweinefleischindustrie wichtig, sie haben auch erhebliche Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit. Das liegt daran, dass Schweine als „Mischgefäße“ fungieren, in denen sich verschiedene Schweine- und Vogelgrippestämme neu konfigurieren und auf den Menschen übertragbar werden können. Tatsächlich trat die Schweinegrippepandemie 2009, an der eine Variante des H1N1-Stamms beteiligt war, zunächst bei Schweinen auf, bevor sie im ersten Jahr etwa ein Viertel der Weltbevölkerung infizierte und in den Vereinigten Staaten fast 12.500 Todesfälle und weltweit möglicherweise sogar 575.000 Todesfälle verursachte , nach Angaben der Zentren für die Kontrolle und Prävention von Krankheiten.

„Angesichts der bedeutenden Rolle, die Schweine bei der Entwicklung und Übertragung potenzieller pandemischer Influenzastämme spielen, und der erheblichen wirtschaftlichen Auswirkungen der Schweinegrippeviren ist es unbedingt erforderlich, Anstrengungen zur Entwicklung wirksamerer Impfstrategien für gefährdete Schweinepopulationen zu unternehmen“, sagte er Erika Petro-Turnquist, Doktorandin und Hauptautorin der kürzlich in Frontiers in Immunology veröffentlichten Studie.

Petro-Turnquist wird von Eric Weaver, außerordentlicher Professor und Direktor des Nebraska Center for Virology, beraten. Weavers Labor steht an der Spitze eines Projekts, bei dem Epigraph, eine datenbasierte Computertechnik, die von Bette Korber und James Theiler vom Los Alamos National Laboratory gemeinsam entwickelt wurde, zum Einsatz kommt, um einen breiter angelegten Impfstoff gegen Influenza zu entwickeln, die bekanntermaßen schwer zu verhindern ist, weil sie bekanntermaßen schwer zu verhindern ist mutiert schnell.

Schweinefleischproduzenten versuchen derzeit, die Schweinegrippe zu bekämpfen, indem sie kommerziell erhältliche Impfstoffe verwenden, die aus ganzen inaktivierten Viren und abgeschwächten Lebendviren hergestellt werden. Im Jahr 2008 war etwa die Hälfte der in den Vereinigten Staaten verwendeten Impfstoffe maßgeschneidert für bestimmte Herden – eine teure, zeitaufwändige und nicht sehr wirksame Strategie, da sich die Schweinegrippe so schnell entwickelt.

Der Epigraph-Algorithmus ermöglicht es Wissenschaftlern, unzählige Aminosäuresequenzen unter Hunderten von Grippevirusvarianten zu analysieren, um einen Impfstoff-„Cocktail“ aus den drei häufigsten Epitopen zu erstellen – den viralen Proteinstücken, die die Reaktion des Immunsystems auslösen. Dies könnte ein Weg zu einem universellen Grippeimpfstoff sein, den die National Institutes of Health als einen Impfstoff definieren, der zu mindestens 75 % wirksam ist, mindestens ein Jahr lang vor mehreren Arten von Influenzaviren schützt und für alle Altersgruppen geeignet ist.

„Das erste Epitop sieht aus wie ein normales Grippeimpfstoffgen, das zweite sieht etwas seltsam aus und das dritte ist seltener“, sagte Weaver. „Wir kehren die Evolution um und bringen diese Sequenzen, die das Immunsystem als Krankheitserreger erkennt, wieder zusammen. Wir verknüpfen sie rechnerisch neu und daraus ergibt sich die Stärke dieses Impfstoffs, dass er einen so guten Schutz gegen solche Krankheitserreger bietet.“ breites Spektrum an Viren.

Bei einer anderen Strategie zur Erhöhung der Wirksamkeit wird der Impfstoff über das Adenovirus verabreicht, ein weit verbreitetes Virus, das erkältungsähnliche Symptome verursacht. Seine Verwendung als Vektor löst eine zusätzliche Immunantwort aus, indem es eine natürliche Virusinfektion nachahmt.

Vor zwei Jahren veröffentlichte Weavers Team erste Ergebnisse in der Fachzeitschrift Nature Communications, die auf Tests an Mäusen und Schweinen basierten. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass der von Epigraph entwickelte Impfstoff Immunantwortsignaturen und physiologischen Schutz gegen eine viel größere Vielfalt an Stämmen hervorbrachte als ein weit verbreiteter kommerzieller Impfstoff und Wildtyp-Grippestämme.

Bei der Folgestudie handelt es sich offenbar um die erste Längsschnittstudie, die den Beginn und die Dauer eines Adenovirus-Vektorimpfstoffs mit der eines vollständigen inaktiven Virusimpfstoffs vergleicht. Petro-Turnquist und Weaver beobachteten zusammen mit Matthew Pekarek, Nicholas Jeanjaquet und Hiep Vu vom Department of Animal Science, Cedric Wooledge vom Office of Research and Economic Development und David Steffen vom Nebraska Veterinary Diagnostic Center 15 Kreuzungsweibchen aus Yorkshire Schweine über einen Zeitraum von etwa sechs Monaten, der typischen Lebenserwartung eines Marktschweins.

Eine fünfköpfige Gruppe erhielt den Epigraph-Impfstoff, eine zweite fünfköpfige Gruppe erhielt einen kommerziellen Impfstoff gegen das gesamte inaktive Virus und eine dritte fünfköpfige Gruppe erhielt eine Kochsalzlösung als Kontrollgruppe. Die Schweine erhielten ihre Erstimpfung im Alter von drei Wochen und drei Wochen später eine Auffrischungsimpfung. Ihre Antikörperspiegel und T-Zell-Reaktionen wurden im ersten Monat wöchentlich und danach alle 30 Tage gemessen. Im Alter von sechs Monaten wurden sie einem Schweinegrippestamm ausgesetzt, der von den im Impfstoff direkt vorkommenden Stämmen abweicht.

Die Schweine, die den Epigraph-Impfstoff erhielten, zeigten schnellere und länger anhaltende Antikörper- und T-Zell-Reaktionen auf die Impfstoffe. Nach der Exposition gegenüber dem Schweinegrippevirus zeigten die mit Epigraph geimpften Schweine einen deutlich besseren Schutz gegen die Krankheit – weniger Virusausscheidung, weniger Infektionssymptome und stärkere Reaktionen des Immunsystems.

„Diese Schweine wogen etwa fünf Pfund, als wir sie impften, und am Ende der Studie, sechs Monate später, wogen sie über 400 Pfund“, sagte Weaver. „Es ist irgendwie erstaunlich, dass sich dieser Impfstoff über diese Wachstumsrate hinweg behaupten kann. Er dehnt sich weiter aus, während das Tier wächst.“

Weavers Team setzt die Forschung fort. Zu den nächsten Schritten gehören größere Studien und möglicherweise eine kommerzielle Partnerschaft, um den Impfstoff auf den Markt zu bringen.

„Je öfter wir diese Studien durchführen, desto sicherer werden wir, dass dieser Impfstoff in der Praxis erfolgreich sein wird“, sagte Weaver.

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