Giving It Its Best Shot: Qualitätskontrolle von anti-viralen Impfstoffen mit dem Litesizer

Die Partikelgröße von Impfstoffen hat einen erheblichen Einfluss auf deren Halbwertszeit in vivo, sowie auf die Aufnahme durch Antigen-präsentierende Zellen. Zudem wird derzeit erforscht, ob die Oberflächenladung der Partikel diese Parameter beeinflussen. In diesem Applikationsreport werden DLS und ELS angewendet, um die Partikelgröße bzw. das Zetapotenzial von zwei inaktivierten anti-viralen Impfstoffen zu charakterisieren.

Einführung

Impfstoffe stellen derzeit oft den einzigen Schutz gegen virale Infektionen dar, da die Anzahl verfügbarer anti-viralen Medikamente und deren Behandlungserfolg begrenzt ist. Damit unterscheidet sich die Situation signifikant von der Bekämpfung bakteriellen Infektionen, bei denen Antibiotika eine effiziente therapeutische Maßnahme darstellen.

Anti-virale Impfstoffe können aus abgeschwächten lebenden Viruspartikeln bestehen, die im Empfänger eine sehr milde Infektion erzeugen. Diese Strategie ist zwar in der Lage, eine Infektion durch den Erreger sehr genau nachzuahmen und in der Regel eine sehr robuste Immunantwort auszulösen, hat aber den Nachteil, dass bei immungeschwächten Personen teilweise schwere Nebenwirkungen auftreten können.

Daher besteht heute ein Großteil der anti-viralen Impfstoffe aus Formulierungen, die nicht die Fähigkeit besitzen sich im Wirt zu replizieren und deshalb als Totimpfstoffe bezeichnet werden. Diese reichen von chemisch inaktivierten Viren oder Virusteilen bis hin zu rekombinanten Proteinen oder virusähnlichen Partikeln, die z.B mittels Gentechnik hergestellt werden. Diese Impfstoffe haben zwar ein besseres Sicherheitsprofil, lösen aber tendenziell schwächere Immunreaktionen aus als Lebendimpfstoffe. Aus diesem Grund werden viele von ihnen zusammen mit sogenannten Impfstoff-Adjuvantien verabreicht, die die Wirksamkeit und Langlebigkeit der Immunantwort erhöhen.

Das älteste und immer noch gängigste Adjuvans dieser Art ist Aluminiumsalz (z. B. Aluminiumhydroxid oder Aluminiumhydroxyphosphat). Man nimmt an, dass seine immunstimulierenden Eigenschaften darauf beruhen Antigene zu adsorbieren und für lange Zeit an der Injektionsstelle zu halten, aber auch die lokale Freisetzung von proinflammatorischen Mediatoren auszulösen (1).

Die Partikelgröße eines Impfstoffs hat einen erheblichen Einfluss auf seine Immunogenität. Mit wenigen Ausnahmen handelt es sich bei Viren um Nanopartikel mit einer Größe von 15 bis 300 nm.

Nach der Injektion werden Partikel in diesem Größenbereich effizient von dendritischen Zellen, einer Klasse von Wächterzellen, aufgenommen, die sowohl Antikörper- als auch Killerzellen-vermittelte Immunität induzieren können (2). Im Gegensatz dazu werden Partikel im Mikrometerbereich, wie z. B. Aluminiumsalzpartikel (1) bevorzugt von Monozyten und Makrophagen aufgenommen, die überwiegend eine Antikörper-vermittelte Immunantwort auslösen.

References

1. Shardlow E., Mold M. & Exley C. (2017). From stock bottle to vaccine: elucidating the particle size distributions of aluminum adjuvants using dynamic light scattering. Frontiers in Chemistry 4:48.

2. Etchart N., et al. (2001). Dendritic cells recruitment and in vivo priming of CD8+ CTL induced by a single topical or transepithelial immunization via the buccal mucosa with measles virus nucleoprotein. Journal of Immunology 167:384-391.

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