Akuter Erfolgsdruck wurde zu einer starken Triebfeder in der medizinischen Forschung: Die Covid-19-Pandemie hat zur Entwicklung neuer Impftechnologien geführt. Mehrere Arten von Sars-CoV-2-Impfstoffen haben sich als erfolgreich erwiesen, indem sie das Infektionsrisiko senken, beziehungsweise das Gefahrenpotenzial einer Covid-19-Erkrankung abschwächen können. Gemeinsam haben sie die Art der Verabreichung: Geimpft wird durch eine intramuskuläre Injektion, die zu einer Immunisierungsreaktion im Körper führt. Doch dabei gibt es einen Haken: Die intramuskulären Impfungen erzeugen keine lokale Immunreaktionen des Körpers, die sich auch in die Atemwege erstreckt. Der Impfschutz wirkt somit nicht dort, wo das Infektionsgeschehen bei einer Ansteckung mit den Erregern in der Regel beginnt.
Gezielte Immunisierung der Atemwege
Aus diesem Grund werden momentan Impfstoffe entwickelt, die über die Atemwege verabreicht werden können, sodass auch dort gezielt eine Immunität ausgelöst werden kann. Bisher handelt es sich dabei um Konzepte, die auf der Inhalation von vernebelten Flüssigkeiten basieren, die den Impfstoff enthalten – beispielsweise per Nasenspray. Dabei gibt es aber Einschränkungen bei der Wirksamkeit und vor allem bleibt ein Nachteil, der auch für die injizierbaren Impfstoffe gilt: Flüssige Formulierungen sind nur durch ständige Kühlung länger haltbar. Dies macht Lagerung und Transport der Impfstoffe teuer und aufwendig. Vor allem bei der Versorgung von Regionen mit schwacher Infrastruktur kann dies ein erhebliches Problem darstellen. Das internationale Forscherteam um Tong Ye von der Chinesischen Akademie der Wissenschaften in Peking hat deshalb nun eine Impftechnologie entwickelt, die eine Immunisierung einschließlich der Atemwege ermöglicht und keiner Kühlung bedarf.
Das Konzept basiert auf einer pulverförmigen Impf-Substanz, die aus vier Mikrometer großen Kügelchen aus einem biologisch abbaubaren Material besteht. Diese Sphären sind wiederum mit Protein-Nanopartikeln bestückt, die den eigentlichen Impfstoff darstellen. Es handelt sich dabei um eine Fusion eines bakteriellen Proteins mit einem bestimmten Strukturelement des Covid-19 Erregers: Das Coronavirus-Spike-Protein von Sars-CoV-2 fungiert als Antigen, auf das das Immunsystem des Körpers durch die Bildung von Antikörpern reagiert. Nach der labortechnischen Herstellung verwendeten die Forscher eine Gefrier-Trocknungsmethode, um die Impf-Substanz in eine Trockenpulverform zu überführen. Wie Untersuchungen zeigten, bleibt der Impfstoff in diesem Zustand mindestens einen Monat lang bei Raumtemperatur stabil.
Fein zerstäubt, lässt sich der Impfstoff dann über einen Inhalator einatmen. Durch die geringe Größe der Mikrokapseln können sie dabei tief in die Lunge gelangen und sich ablagern. Anschließend lösen sie sich dort langsam auf und geben ihre Fracht frei. Dies gewährleistet eine besonders langanhaltende Präsentation der Sars-CoV-2-Spike-Fragmente. Dadurch reagieren die Immunzellen in der Lunge besonders intensiv auf das Antigen. Neben einer systemischen Immunisierung über das Blut kommt es dabei auch zu einem gezielten Impfeffekt in der Lunge: Es werden Antikörper gegen den Erreger in der Schleimhaut gebildet, erklären die Wissenschaftler.
