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Vorantreiben des technologischen Reifegrads eines biologisch gesicherten Impfstoffs gegen SARS- CoV-2
Während der Pandemie befanden sich über 382 Impfstoffe in der Entwicklung. Diese Kandidaten verwenden inaktivierte oder abgeschwächte Viren, virale Vektoren, Proteine oder Nukleinsäuren. Wir arbeiten mit dem sicheren Bakterium Bacillus subtilis als Impfstoffvektor zur Stimulierung des Immunsystems.
Hintergrund
Auf der Grundlage einer von unserer Gruppe veröffentlichten Technologie haben wir einen Impfstoff mit rekombinanten Lebendsporen von B. subtilis entwickelt. Nach oraler Verabreichung umgehen die Sporen die Magenbarriere und gelangen in den Darm, wo sie sich zu Biofilmen entwickeln, die SARS-CoV-2-Antigene exprimieren. Diese Technologie ist bei der Impfung von Tiermodellen erfolgreich und ruft Immunantworten gegen das Protein mCherry, Paramyosin und Tropomyosin von Echinococcus granulosus hervor.
Ziel
Ziel war es, einen oralen Impfstoff auf der Basis von rekombinantem B. subtilis zu entwickeln, der SARS-CoV-2-Antigene enthält. Wir untersuchten die nach der Impfung im Mausmodell ausgelösten Immunantworten. Die SARS-CoV-2-Antigene werden als Fusionsproteine mit Biofilm-Matrixprotein TasA exprimiert. Die Impfplattform kann leicht an neu auftretende Antigene, an neue Varianten von SARS-CoV-2 oder an Antigene anderer Krankheitserreger angepasst werden.
Resultate
Es ist uns gelungen, einen B. subtilis-Stamm zu entwickeln, der zum Überleben strikt auf das Molekül Theophyllin angewiesen ist. Da Theophyllin in der Umwelt nicht natürlich vorkommt, gewährleistet es die biologische Eingrenzung des Stammes. Vor diesem genetischen Hintergrund konnten wir ausgewählte Antigene von SARS-CoV-2 als chimäre Proteine zu TasA, einem entscheidenden Protein für die Biofilmbildung in B. subtilis, exprimieren. Wir konnten nachweisen, dass die Fusionsproteine korrekt exprimiert werden und dass sie die Gesamtphysiologie von B. subtilis, einschliesslich der Biofilmbildung oder Sporenbildung, nicht beeinträchtigen. Wichtig ist, dass diese Impfstoffstämme keine Gene tragen, die eine Antibiotikaresistenz verleihen. Eine bemerkenswerte Eigenschaft von B. subtilis ist die Fähigkeit, Sporen zu bilden. Die Sporen sind extrem resistent gegen Umweltbedingungen und können oral verabreicht werden. Wir haben diese neu entwickelten Impfstoffkandidaten in einem Mausmodell getestet, indem wir den Impfstoff als Sporenpräparat oral verabreichten. Zunächst untersuchten wir gründlich die optimalen In-vivo-Versuchsbedingungen, die für das Gedeihen des Impfstoffkandidaten im Mausmodell erforderlich sind, einschliesslich seiner Sicherheit. Nachdem diese Schritte abgeschlossen waren, testeten wir die Kandidaten, die SARS-CoV-2-Epitope exprimieren, auf ihre Fähigkeit, im Mausmodell eine Immunantwort auszulösen. Unsere Ergebnisse zeigen, dass die Impfstoffkandidaten sicher waren und keine negativen Auswirkungen auf das Wohlbefinden der Tiere hatten. Die Impfstoffkandidaten waren in der Lage, das Immunsystem zu stimulieren und sowohl humorale als auch zelluläre Immunantworten gegen SARS-CoV-2 hervorzurufen.
Beitrag zur Bewältigung der aktuellen Pandemie
Wir haben einen sicheren, wirksamen oralen Impfstoffkandidaten gegen SARS-CoV-2 entwickelt. Nach oraler Verabreichung stimuliert der Impfstoff das Immunsystem und löst sowohl humorale als auch zelluläre Reaktionen gegen das Virus aus. Der Impfstoff kann leicht an verschiedene Antigene angepasst werden. Da er auf Sporen von B. subtilis basiert, kann er in Kombination mit Sporenpräparaten, die auf mehrere Antigene des Virus abzielen, in einer einzigen Dosis verabreicht werden.
Forschungsprojekt im NFP 78