Eine neue in Science veröffentlichte Studie deutet darauf hin, dass sich möglicherweise ein radikaler Wandel in der Entwicklung von HIV-Impfstoffen abzeichnet. Forscher am MIT haben gezeigt, dass ein Impfstoff, der aus „DNA-Origami“ – einem präzise konstruierten DNA-Gerüst – hergestellt wurde, bei Mäusen eine stärkere Immunantwort hervorruft als herkömmliche Impfstoffe, die auf Proteinstrukturen basieren. Dieser Durchbruch könnte eine große Hürde bei der Entwicklung eines wirksamen HIV-Impfstoffs überwinden: die Tendenz des Immunsystems, neben dem Virus selbst auch auf Impfstoffbestandteile zu reagieren.
Die Herausforderung bei aktuellen HIV-Impfstoffansätzen
Jahrzehntelang war die Entwicklung eines HIV-Impfstoffs aufgrund der bemerkenswerten Mutationsfähigkeit des Virus schwierig. Bestehende Impfstoffe nutzen typischerweise virale Proteine oder proteinbasierte Nanopartikel, um eine Immunantwort auszulösen. Allerdings lösen diese Gerüste oft „Off-Target“-Reaktionen aus: Das Immunsystem greift das Gerüst selbst an, anstatt sich ausschließlich auf die viralen Antigene zu konzentrieren. Dadurch wird die Schutzwirkung abgeschwächt.
Warum das wichtig ist: Die ständige Mutation von HIV bedeutet, dass breit neutralisierende Antikörper – solche, die über verschiedene Stämme hinweg wirken – unerlässlich sind. Um diese Antikörper zu erzeugen, muss man jedoch genau auf die seltenen B-Zellen abzielen, die in der Lage sind, sie zu produzieren. Diese Leistung wird durch konkurrierende Immunantworten auf Impfstoffkomponenten behindert.
Wie DNA-Origami Immunstörungen überwindet
Das MIT-Team ersetzte Proteingerüste durch eine dreidimensionale Struktur, die vollständig aus DNA aufgebaut war. Der entscheidende Vorteil? Das Immunsystem ignoriert das DNA-Gerüst weitgehend, was einen viel gezielteren Angriff auf die viralen Antigene ermöglicht. In Mausmodellen produzierte der DNA-Origami-Impfstoff bis zu dreimal mehr Gedächtnis-B-Zellen – die für den Langzeitschutz entscheidenden Immunzellen – im Vergleich zu hochmodernen Protein-Nanopartikel-Impfstoffen.
Dieser Ansatz ist nicht ganz neu; Forscher haben zuvor DNA-Origami in einem COVID-19-Impfstoff getestet und eine minimale Immunantwort auf das Gerüst selbst festgestellt. Aufgrund dieser Eigenschaft eignet es sich besonders gut für die Bekämpfung seltener B-Zellen, die im Kampf gegen HIV von entscheidender Bedeutung sind. Durch die Eliminierung von Ablenkungen erhöht die Origami-Struktur die Chancen, diese schwer fassbaren Zellen zu aktivieren und die Produktion weitgehend neutralisierender Antikörper auszulösen.
Der Weg nach vorne
Obwohl die Ergebnisse vielversprechend sind, bleibt die Übertragung dieses Erfolgs auf den Menschen eine Herausforderung. Die HIV-Impfung ist bekanntermaßen schwierig und ein einzelner Impfstoff reicht möglicherweise nicht aus. Die Forscher haben bereits damit begonnen, das DNA-Origami-Design zu verfeinern, um eine effiziente Abgabe von Antigenen an die Lymphknoten sicherzustellen, wo B-Zellen reifen.
Experten weisen darauf hin, dass die Beurteilung der tatsächlichen Antikörperproduktionsniveaus für zukünftige Forschungen von entscheidender Bedeutung ist. Die Studie zeigt jedoch eine deutliche Verbesserung gegenüber bestehenden Techniken, was darauf hindeutet, dass DNA-Origami die Entwicklung von Impfstoffen grundlegend verändern könnte. Das Prinzip könnte über HIV hinausgehen und möglicherweise Impfstoffe gegen andere schnell mutierende Viren wie Influenza verbessern.
„Wir waren alle überrascht, dass DNA-Origami die standardmäßigen virusähnlichen Partikel übertraf“, sagte Mark Bathe, Co-Autor der Studie.
Die Studie stellt einen bedeutenden Fortschritt dar, aber wie der Immunologe Raiees Andrabi feststellt: „Sie haben den ersten Schritt herausgefunden.“ Weitere Forschung wird unerlässlich sein, um festzustellen, ob dieser innovative Ansatz endlich einen wirksamen HIV-Impfstoff freisetzen kann.
