DNA-Impfstoff

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DNA-Impfstoffe (engl. DNA vaccines) bezeichnen Impfstoffe, die Gene enthalten. Diese Art der Impfung mit DNA (auch DNA-Vakzinierung[1]) verwendet meistens Plasmide, die ein oder mehrere Gene von artfremden Proteinen enthalten. Das Gen wird in den Zellen des Impflings exprimiert, das entstandene Erregerprotein wird anschließend in der Zelle zu Peptiden proteolysiert, welche an MHC I und in geringem Umfang auch an MHC II präsentiert werden. Membranproteine werden (zusätzlich zur MHC-Präsentation der Peptide) an der Zelloberfläche präsentiert. Durch diesen Vorgang wird auf zellulärer Ebene eine symptomfreie Infektion im Wirtskörper simuliert, die eine Immunantwort auslöst. DNA-Impfstoffe können intramuskulär injiziert oder bioballistisch verabreicht werden. Für DNA-Impfungen werden nadelfreie Injektionssysteme entwickelt: Dabei wird die DNA an Goldpartikel gebunden und in den Muskel durch eine Impfpistole injiziert.[1] Bei der Injektion in das Muskelgewebe konnte eine höhere Expressionsrate als in anderen Gewebetypen festgestellt werden. Es wird vermutet, dass die Struktur der Muskelzellen dabei eine Rolle spielt.[2]

Die Hauptvorteile dieser Technik gegenüber einer Impfung mit gereinigten oder rekombinanten Antigenen liegen in der einfachen und sehr kostengünstigen[1] Herstellung per Fermentation, der biologischen und chemischen Stabilität, der einfachen Anpassung der Impfstoffe sowie einer Aktivierung der zellulären Immunität. Außerdem könnten Massenimpfungen sicherer und schneller durchgeführt werden.[1] Zudem können Sequenzen pro-inflammatorischer Zytokine (z. B. IL-2 oder GM-CSF) in die Plasmide eingebaut werden, welche dann exprimiert werden.[1]

Als denkbare Nachteile gelten eine mögliche verstärkte Tumorbildung infolge der Aktivierung von Onkogenen oder der Deaktivierung von tumorunterdrückenden Genen durch zufällige Insertion der DNA in das Genom, eine theoretisch mögliche Destabilisierung der Chromosomen, einen möglichen Transfer von Antibiotikaresistenzen an Bakterien und die mögliche Induktion von Autoimmunerkrankungen gegen die DNA. Bisher gibt es keine Anhaltspunkte für die Entstehung von Tumoren oder Lupus erythematodes nach Plasmid-Immunisierungen in vivo. Schließlich enthält die eingebaute DNA starke Promotoren.[1] Eine mögliche Maßnahme, um zufälligen Insertionen zu verhindern, sind mRNA-Vakzine. Die Proteine sollen direkt aus der mRNA hergestellt werden.

Entwicklungen[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

Die ersten DNA-Impfstoffe wurden an HIV-positiven Patienten getestet, weitere Tests fanden an Gesunden statt, um Impfstoffe gegen HIV zu testen. Obschon die Immunantwort im Menschen eher schwach ausfällt, zeigte sich in Verwendung mit rekombinanten Vektoren und Hilfsstoffen eine Schutzwirkung in Primaten.

Neben HIV-Impfstoffen wird auch verstärkt nach Influenza-Vakzinen geforscht. 2002 stellten Forscher die Vermutung auf, dass DNA-Impfungen eine erste Maßnahme gegen Influenza-A/H5N1-Stämme mit hoher Letalität bilden könnten, stellten jedoch auch fest, dass die DNA-Impfung allein nur einen sehr beschränkten Schutz gegen den für Mäuse pandemischen HK/483-Stamm boten.[3] In der Tiermedizin starteten die ersten Versuche der DNA-Impfung 1993 bei Geflügel, getestet wurde der Effekt auf Geflügelpest.[4] Dort gibt es mittlerweile eine DNA-Impfung gegen die Vogelgrippe H5N1 bei Hühnern.[4]

Zur oralen Impfung von Bienen gegen die Varroa-Milbe wurde ein DNA-Impfstoff entwickelt,[5] eine praktische Anwendung ist jedoch nicht bekannt (Stand Mai 2020).

Für den Menschen gibt es noch keine zugelassenen DNA-Impfstoffe (Stand 2019).[1]

Literatur[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  • Jihui Lee et al.: Engineering DNA vaccines against infectious diseases. In: Acta Biomaterialia. Band 80, 15. Oktober 2018, S. 31–47, doi:10.1016/j.actbio.2018.08.033.

Einzelnachweise[Bearbeiten | Quelltext bearbeiten]

  1. a b c d e f g Barbara Bröker, Christine Schütt, Bernhard Fleischer: Grundwissen Immunologie. Springer-Verlag, 2019, ISBN 978-3-662-58330-2, S. 252.
  2. Impfstoffe. auf: Naturwissenschaften-verstehen.de – Biologie für Schule, Studium und Ausbildung – verständlich erklärt. Abgerufen am 20. Mai 2020.
  3. S.L. Epstein, T.M. Tumpey, J.A. Misplon, C.Y. Lo, L.A. Cooper, K. Subbarao et al.: DNA Vaccine Expressing Conserved Influenza Virus Proteins Protective Against H5N1 Challenge Infection in Mice. In: Emerging Infectious Diseases. 2002, PMC 2732511 (freier Volltext).
  4. a b Seyed Davoud Jazayeri und Chit Laa Poh: Recent advances in delivery of veterinary DNA vaccines against avian pathogens. In: Veterinary Research. Band 50, Nr. 1, 10. Oktober 2019, S. 78, doi:10.1186/s13567-019-0698-z, PMID 31601266, PMC 6785882 (freier Volltext).
  5. S. Giese, M. Giese: Oral Vaccination of Honeybees Against Varroa Destructor. In: M. Giese (Hrsg.): Molecular Vaccines: From Prophylaxis to Therapy. Volume 1, Band 1. Springer-Verlag, 2013. S. 269 ff. (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche)