Wissenschaftler arbeiten kontinuierlich an der Entwicklung von Strategien zur Eindämmung der anhaltenden Pandemie der Coronavirus-Krankheit 2019 (COVID-19), die durch das hochansteckende schwere akute respiratorische Syndrom Coronavirus-2 (SARS-CoV-2) verursacht wird.
Bis heute haben mehrere COVID-19-Impfstoffe von verschiedenen globalen Aufsichtsbehörden eine Notfallgenehmigung (EUA) erhalten. Die COVID-19-Pandemie hält jedoch aufgrund der Akkumulation verschiedener genomischer Mutationen in SARS-CoV-2, die die Wirksamkeit der derzeitigen Impfstoffe verringert haben, sowie aufgrund abnehmender Antikörperspiegel sowohl bei geimpften Personen als auch bei Personen, die sich von COVID-19 erholt haben, an .
Lernen: Der bivalente mRNA-Impfstoff-Booster induziert eine robuste Antikörperimmunität gegen die Omicron-Subvarianten BA.2, BA.2.12.1 und BA.5. Bildnachweis: OSORIOartist / Shutterstock.com
Hintergrund
Um schwindende Antikörperspiegel bei Personen zu bekämpfen, die zwei Dosen einer COVID-19-Primärimpfung erhalten haben, wurde die Verabreichung eines Auffrischungsimpfstoffs in vielen Ländern auf der ganzen Welt zugelassen. Frühere Studien haben jedoch gezeigt, dass der Immunschutz, der durch die erste Auffrischimpfung verliehen wird, mit der Zeit abnimmt.
Darüber hinaus ist die Omicron-Variante, die in den meisten Ländern der dominierende zirkulierende SARS-CoV-2-Stamm ist, in der Lage, der durch die COVID-19-Impfung und eine frühere Infektion ausgelösten Immunantwort zu entgehen. Daher besteht ein Bedarf an variantenangepassten Impfstoff-Boostern, die gegen neu auftretende SARS-CoV-2-Varianten wirksam sind.
Am 28. Juni 2022 stimmte die US-amerikanische Food and Drug Administration (FDA) für die Aufnahme einer Omicron-Komponente in Auffrischungsdosen des COVID-19-Impfstoffs. Während dieser Zeit war die Omicron-Subvariante BA.1 der dominierende zirkulierende Stamm in den USA
Dieser Stamm wurde jedoch schnell durch andere Untervarianten ersetzt, von denen die erste BA.2 war, gefolgt von BA.2.12.1 und in jüngerer Zeit BA.4 und BA.5. Die kontinuierliche Weiterentwicklung von SARS-CoV-2-Varianten bereitet Schwierigkeiten bei der Aktualisierung des Impfstoffs.
Frühere Studien haben berichtet, dass alle drei Omicron-Subvarianten von BA.1, BA.2 und BA.2.12.1 einen schnellen Anstieg und Rückgang der Infektionsraten innerhalb von drei Monaten oder sogar noch kürzer verursachen. Darüber hinaus hat sich gezeigt, dass Reinfektionen und Durchbruchinfektionen bei geimpften und rekonvaleszenten COVID-19-Personen durch einen neuen dominanten Stamm den Prozess der Aktualisierung oder Neugestaltung von COVID-19-Auffrischungsimpfstoffen weiter erschweren, insbesondere innerhalb des kurzen Zeitfensters jeder Omicron-Welle.
Über das Studium
Es ist zwingend erforderlich, wirksame variantenbasierte Antigene zu bestimmen, um COVID-19-Booster der nächsten Generation zu entwickeln, die gegen aktuelle und aufkommende SARS-CoV-2-Varianten wirksam sein können. Eine neue Studie veröffentlicht auf der bioRxiv* Preprint-Server diskutiert die Entwicklung und Wirksamkeit eines bivalenten (Delta+ BA.2) Boten-Ribonukleinsäure (mRNA)-Impfstoffs gegen neue Varianten wie BA.2.12.1, BA.4 oder BA.5.
Während der Studienzeit war BA.2 der dominierende Stamm und wurde nach und nach durch BA.2.12.1, BA.4 und BA.5 ersetzt. Im Vergleich zum BA.2-Spike-Protein enthält das von BA.2.12.1 zusätzliche L452Q- und S704L-Mutationen. Sowohl BA.4 als auch BA.5 zeigen ähnliche Mutationen in ihren Spike-Proteinen, einschließlich L452R, Del69-70, R493Q und F486V.
Kürzlich haben Forscher bivalente Impfstoffkandidaten vorgeschlagen, die auf zwei Varianten abzielen, um eine breitere Immunität zu induzieren, die viele SARS-CoV-2-Varianten wirksam hemmen kann. Derzeit wird der von Moderna entwickelte bivalente Impfstoffkandidat in klinischen Studien evaluiert. Dieser bivalente Impfstoff besteht aus einer äquivalenten Mischung aus zwei Spike-kodierenden mRNAs, darunter 25 μg, die auf den angestammten SARS-CoV-2-Stamm abzielen, und 25 μg, die auf die ursprüngliche Omicron B.1.1.529-Variante abzielen.
Studienergebnisse
Bivalente COVID-19-Auffrischimpfstoffe, die dominante und ehemals dominante Varianten kombinieren, haben das Potenzial, die für die Entwicklung eines Auffrischimpfstoffs erforderliche Zeit erheblich zu verkürzen. Dies liegt daran, dass die Entwicklung von Auffrischungsimpfstoffen durch die Vorhersage und Ausrichtung neuer Varianten ein zeitaufwändiger Ansatz ist. Zusätzlich erhöht die schnelle Verdrängung zirkulierender Varianten die Möglichkeit einer Fehlanpassung zwischen dem Stamm, der verwendet wird, um den Booster zu aktualisieren, und dem tatsächlich dominanten Stamm.
In der aktuellen Studie verglichen die Forscher die Antikörperreaktion, die durch Wildtyp- (WT), Delta- und BA.2-Spike-basierte monovalente Impfstoff-Booster ausgelöst wurde, mit Delta und BA. 2-basierter bivalenter mRNA-Booster gegen Omicron-Subvarianten in einem Mausmodell. Der Neutralisationsgrad wurde unter Verwendung eines enzymgebundenen Immunadsorptionsassays (ELISA) und eines Pseudovirus-Neutralisationsassays bewertet. Alle Mäuse wurden mit zwei Dosen WT-Lipid-Nanopartikel-mRNA (LNP-mRNA) vorimmunisiert.
Alle drei monovalenten und ein bivalenter Booster verstärkten die Bindung des Omicron-Spike-Proteins mit neutralisierenden Antikörpertitern in unterschiedlichem Ausmaß. Darüber hinaus zeigten die bivalenten LNP-mRNA-Auffrischungsimpfstoffe von Delta und BA.2 im Vergleich zu monovalenten Impfstoffen eine bessere Leistung bei der Produktion von Antikörpern.
Die aus dem bivalenten Impfstoff generierten Antikörper könnten auch den angestammten SARS-CoV-2-Stamm sowie alle untersuchten Omicron-Subvarianten hemmen. Bemerkenswerterweise waren die monovalenten Impfstoffe in unterschiedlichem Maße auch gegen die getesteten Varianten wirksam.
Schlussfolgerungen
WT oder monovalente und bivalente Booster-Varianten können die Antikörperantwort gegen Omicron-Subvarianten verbessern. Die aktuelle Studie betont die Bedeutung von SARS-CoV-2-Auffrischimpfungsdosen und schlägt vor, dass Auffrischungsvarianten mit geringerem antigenem Abstand zu dominant zirkulierenden Stämmen im Vergleich zu WT-Auffrischungsimpfungen eine allgemein bessere Leistung aufweisen.
Wichtig ist, dass bivalente Booster-Impfstoffe im Vergleich zu monovalenten Booster-Impfstoffen robuste Immunantworten gegen verschiedene SARS-CoV-2-Varianten zeigten. Zusammengenommen liefert die aktuelle Studie präklinische Beweise, die die Entwicklung eines bivalenten oder multivalenten COVID-Auffrischimpfstoffs unterstützen.
*Wichtiger Hinweis
bioRxiv veröffentlicht vorläufige wissenschaftliche Berichte, die nicht von Fachleuten begutachtet wurden und daher nicht als schlüssig angesehen werden sollten, die klinische Praxis/das gesundheitsbezogene Verhalten leiten oder als etablierte Informationen behandelt werden sollten.
Referenz:
- Fang, Z. & Chen, S. (2022) Bivalenter mRNA-Impfstoff-Booster induziert robuste Antikörperimmunität gegen die Omicron-Subvarianten BA.2, BA.2.12.1 und BA.5. bioRxiv. doi:10.1101/2022.07.19.500616. https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2022.07.19.500616v1.
