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Die prophylaktische Verabreichung von SARS-CoV-2-spezifischem Immunglobulin Y, das in Hühnereiern erzeugt wird, zeigt bei infizierten Mäusen eine schützende Wirkung

Eine kürzlich veröffentlichte Studie in PLOS-Erreger charakterisierte und testete die Antikörperaktivität von Coronavirus 2 (SARS-CoV-2)-spezifischem Immunglobulin Y (IgY) des schweren akuten respiratorischen Syndroms, das aus den Eiern stammt, die von Hühnern gelegt wurden, die mit rekombinantem SARS-CoV-2-Rezeptorbindungsdomänenprotein (RBD) immunisiert wurden.


Lernen: SARS-CoV-2-spezifische Immunglobulin-Y-Antikörper schützen bei infizierten Mäusen. Bildnachweis: PHOTOCREO Michal Bednarek/Shutterstock

Hintergrund

Die passive Immunisierung, bei der eine Person Antikörper gegen spezifische Antigene erhält, anstatt dass ihr Immunsystem Antikörper gegen den Erreger erzeugt, ist eine wirksame Methode, um immungeschwächte Personen zu immunisieren und eine vorübergehende Immunität bereitzustellen, während robuste Impfstoffe entwickelt werden. Immunglobulin Y (IgY)-Antikörper gelten als sichere Alternative, da sie nicht an Fc-Rezeptoren auf Immunzellen binden oder Nebenwirkungen hervorrufen.

Das Eigelb von eierlegenden Tieren ist reich an IgY, und spezifische IgYs können erzeugt und im Eigelb angereichert werden, indem Hühner mit krankheitsspezifischen Antigenen geimpft werden. Studien haben gezeigt, dass solche IgYs sichere Therapeutika sind, und die Food and Drug Administration der Vereinigten Staaten hat IgYs als unbedenklich für den Verzehr angesehen. Infektionen wie Lungen-Pseudomonas aeruginosa werden seit Jahren ohne nachteilige Auswirkungen mit oralem IgY behandelt.

Aus Eigelb stammende IgY können eine sichere und kostengünstige Methode zur Verleihung einer vorübergehenden Immunität gegen SARS-CoV-2 und alle seine Varianten darstellen und könnten ein wirksames Instrument bei wiederkehrenden Ausbrüchen der Coronavirus-Krankheit 2019 (COVID-19) sein.

Über das Studium

In der vorliegenden Studie immunisierten die Forscher 25 Wochen alte Lohmann-Hühner mit 200 µg SARS-CoV-2-RBD-Protein, das mit gleichen Mengen eines Adjuvans emulgiert war, gefolgt von ähnlichen Auffrischungsimpfungen. Die aus dem gleichen Hühnertyp bestehende Kontrollgruppe wurde nur mit dem Adjuvans immunisiert. Die Eier wurden 1 Woche vor der Immunisierung und bis 12 Wochen nach der Immunisierung gesammelt.

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Das Polyethylenglykol-8000-Präzipitationsverfahren wurde verwendet, um jede Woche IgY aus Eigelb zu isolieren. Natriumdodecylsulfat-Polyacrylamid-Gelelektrophorese (SDS-PAGE) wurde eingesetzt, um die Reinheit und das Molekulargewicht des extrahierten IgY zu bestimmen. Zusätzlich wurde ein Western-Blot-Assay durchgeführt, um die Spezifität des IgY-Antikörpers für das SARS-CoV-2-RBD-Protein zu bestimmen.

Die Neutralisationsaktivität von Anti-SARS-CoV-2-RBD-IgYs wurde an lebenden Viren in einer Einrichtung der Biosicherheitsstufe 3 unter Verwendung von Plaque-Reduktions-Neutralisationsassays getestet. Die prophylaktische Wirksamkeit dieser Antikörper wurde in Mausmodellen untersucht. Da Mäuse resistent gegen SARS-CoV-2 sind, wurden sie mit mäuseadaptiertem SARS2-N501YMA30 infiziert oder durch die exogene Insertion von humanen Angiotensin-Converting-Enzym-2-(hACE2-)Rezeptoren mit replikationsdefizientem Adenovirus für SARS-CoV-2 empfänglich gemacht (Ad5).

Virale Titer wurden mithilfe des SARS-CoV-2-Plaque-Assays und der Histopathologie von Lungen bestimmt, die von Mäusen geerntet wurden, die zu bestimmten Zeitpunkten nach der Infektion getötet wurden.

Ergebnisse

Die Ergebnisse zeigten, dass Hennen, die mit SARS-CoV-2-RBD-Protein geimpft wurden, drei Wochen nach der Immunisierung hohe Titer von Anti-SARS-CoV-2-RBD-IgY erzeugten, die bis zu 12 Wochen lang auf demselben Niveau gehalten wurden. Der Western-Blot-Assay unter Verwendung dieser IgYs zeigte eine Immunaktivität gegen das SARS-CoV-2-RBD-Protein. Darüber hinaus bestätigte der Plaque-Reduktions-Neutralisationsassay mit lebenden Viren, dass Anti-SARS-CoV-2-RBD-IgY in der Lage waren, die Virusreplikation zu hemmen.

Die mit SARS2-N501YMA30 oder Ad5-hACE2-assistiertem SARS-CoV-2 infizierten Mausmodelle zeigten Anzeichen einer Infektion wie Gewichtsverlust, Alveolarödem und hohe Virusreplikationstiter in der Lunge. Die intranasale Verabreichung von prophylaktischen Anti-SARS-CoV-2-RBD-IgY führte zu einer deutlichen Verringerung der Symptome und der Viruslast bei nahezu vollständigem Überleben und Wiederherstellung des Körpergewichts. Darüber hinaus wurde auch während der histopathologischen Untersuchungen eine signifikante Verringerung der Entzündung des Lungengewebes festgestellt.

Basierend auf anderen Studien glauben die Autoren, dass intranasal verabreichte IgYs eine antivirale Aktivität zeigen können, indem sie entweder an das SARS-CoV-2-Spike-Protein binden und es daran hindern, an die ACE2-Rezeptoren zu binden, oder indem sie eine Agglutination der Schleimhautoberfläche von SARS-CoV-2 verursachen und den Eintritt in die Schleimhaut behindern.

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Die Verabreichung von SARS-CoV-2-RBD-spezifischen IgYs war signifikant wirksamer bei der Verlängerung des Überlebens und der Verringerung von Morbidität und Entzündung im Vergleich zu den in der Kontrollgruppe erzeugten unspezifischen IgYs.

Fazit

Zusammenfassend präsentiert die Studie eine sichere, relativ schnelle und kostengünstige Methode zur Produktion krankheitsspezifischer IgYs im Eigelb von immunisierten Hühnern. Die passive Immunprophylaxe von Mausmodellen mit diesen IgYs hat sich als wirksam erwiesen, um die Krankheitsmorbidität zu reduzieren und das Überleben zu verlängern.

Da neu auftretende SARS-CoV-2-Varianten Immunevasion gegen impfstoff- und infektionsinduzierte Antikörper aufweisen, könnte die Produktion von SARS-CoV-2-spezifischen IgYs in Eigelb eine schnelle und wirksame Methode zur Überbrückung der schweren Symptome darstellen die Krankheit, bis verbesserte Impfstoffe und monoklonale Antikörper erzeugt werden.

Darüber hinaus machen die hohen Kosten und Ressourcenknappheit für die Herstellung von Impfstoffen immer noch einen großen Teil der Weltbevölkerung, insbesondere in Ländern mit niedrigem Einkommen, anfällig für schwere COVID-19-Symptome. Im Gegensatz dazu könnten die relativ kurze Generationszeit und die kostengünstigen Methoden zur Herstellung von SARS-CoV-2-spezifischen IgY dazu beitragen, einen größeren Teil der Weltbevölkerung zu schützen, bis tragfähige Impfoptionen entwickelt sind.

Referenz:

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