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DNA-Impfstoffe
Synonym(e)
Definition
DNA-Impfstoffe werden als Impfstoffe der dritten Generation angesehen (Ghaffarifar F 2018). DNA-Impfstoffe bestehen aus einem in ein Bakterienplasmid oder in ein nicht-infektiösem Virus inserierten DNA-Stück, das für das Antigen kodiert und nach Injektion des Impfstoffs in der Zielzelle aufgenommen und abgelesen wird (Saade F et al. 2012). Das Plasmid ist ein kreisförmiges Stück DNA, das von einem Bakterium zum Speichern und Teilen von Genen verwendet wird. Plasmide können sich unabhängig von der chromosomalen Haupt-DNA replizieren und bieten somit ein einfaches Werkzeug für den Transfer von Genen zwischen Zellen. Aus diesem Grund sind sie im Bereich der Gentechnik ein bereits etabliertes System.
Sobald die DNA in die Zelle eingeschleust ist, wird der DNA-Antigen-Bauplan im Zellkern in mRNA umgeschrieben. Die mRNA verlässt den Kern und wird im Zytoplasma in das entsprechende Virusprotein übersetzt. Meist handelt es sich dabei um ein Oberflächenprotein des Erregers. Dieses Protein wird dann in die Hülle der Zelle eingebaut und als „Fremdprotein“ an der Zelloberfläche MHC I und MHC II präsentiert. Auf zellulärer Ebene wird somit eine symptomfreie Infektion im Wirtskörper simuliert, die eine spezifische Immunantwort auslöst. Diese Antwort umfasst u.a. Antikörper-produzierende B-Zellen und Helfer-T-Zellen, die die Antikörperproduktion unterstützen.
Die Immunogenität der DNA-Impfstoffe ist vergleichsweise gering, so dass nach derzeitigem Stand Wiederholungen der Immunisierung nötig sind, ohne die die Langzeitwirkungen nicht ausreichend gesichert wären (Saade F et al. 2012). Weiterhin benötigen DNA-Impfstoffe zur Steigerung ihrer Immunogenität in der Regel geeignete Adjuvantien und geeignete Trägersysteme (Liposomen, Mikro- oder Nanopartikel) (Li L et al. 2016).
Die Datenlage zu möglichen Nebenwirkungen ist derzeit noch sehr begrenzt.
Allgemeine Information
Die Wirksamkeit des Impfstoffs wird durch den Weg der Immunisierung beeinflusst, wobei sich die intrakutane Injektion des Plasmids als deutlich wirksamer erwiesen hat als die intramuskuläre oder subkutane Injektion, selbst bei niedrigeren Dosen. Zur Unterstützung dieses Prozesses wurden verschiedene Technologien entwickelt - beispielsweise die Elektroporation, bei der kurze elektrische Stromimpulse verwendet werden, um temporäre Poren in den Zellmembranen der Patienten zu erzeugen (Hirao LA et al. 2008). Auch das Einkapseln der DNA in Nanopartikel, die zur Fusion mit der Zellmembran ausgelegt sind verbessert diesen Prozess (Ghaffarifar F 2018).
Komplikation(en)
Ein potentielles Sicherheitsrisiko könnte eine zufällige Integration von plasmidischer DNA in das Genom des Wirts darstellen (Robertson JS et al. 2000). Diese Integration könnte zu einer hypothetischen Aktivierung von Onkogenen oder einer Deaktivierung von Tumorsuppressergenen führen, sowie zu einer möglichen Induktion von Autoimmunerkrankungen gegen die DNA. Bisher gibt es keine Anhaltspunkte für die Entstehung von Tumoren oder für einen Lupus erythematodes nach Plasmid-Immunisierungen in vivo.
Hinweis(e)
In der Forschung befinden sich DNA-Impfstoffe gegen Influenza, Aids, Hepatitis B und Hepatitis C, Tollwut. Bisher sind DNA-Impfstoffe allerdings nur in der Tiermedizin zugelassen. Inzwischen gelten therapeutische DNA-Krebsimpfstoffe als eine sehr vielversprechende Strategie zur Aktivierung des Immunsystems gegen Tumorerkrankungen wie T-Zell-Leukämien sowie das Zervixkarzinom (Lopes A et al. 2019).
Literatur
- Ghaffarifar F (2018) Plasmid DNA vaccines: where are we now? Drugs Today (Barc) 54: 315-333.
- Hirao LA et al. (2008) Combined effects of IL-12 and electroporation enhances the potency of DNA vaccination in macaques. Vaccine 26:3112-3120.
- Li L et al. (2016) Molecular mechanisms for enhanced DNA vaccine immunogenicity. Expert Rev Vaccines 15:313-329.
- Lopes A et al. (2019) Cancer DNA vaccines: current preclinical and clinical developments and future perspectives. J Exp Clin Cancer Res 38:146.
- Robertson JS et al. (2000) European Union guidance on the quality, safety and efficacy of DNA vaccines and regulatory requirements. Dev Biol (Basel) 104:53-56.
- Saade F et al. (2012) Technologies for enhanced efficacy of DNA vaccines. Expert Rev Vaccines. 11:189-209.