Information

Wie wird SARS-CoV-2 bei einigen Covid-Impfstoffen (zum Beispiel Covaxin) „deaktiviert“?

Wie wird SARS-CoV-2 bei einigen Covid-Impfstoffen (zum Beispiel Covaxin) „deaktiviert“?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Einige Covid-Impfstoffe wie Covaxin verwenden eine „Whole-Virion-inaktivierte Vero-Zelle“.

Wie wird das Virion für den Impfstoff „deaktiviert“?


Für Covaxin (BBV152) wurde SARS-CoV-2 durch Behandlung mit β-Propiolacton inaktiviert [1]. β-Propiolacton reagiert unter anderem mit Nukleinsäuren, modifiziert diese und verhindert so deren Replikation [2].

[1] P. Yadav, R. Ella, S. Kumar et al. 2020. Bemerkenswerte Immunogenität und Schutzwirkung von BBV152, einem inaktivierten SARS-CoV-2-Impfstoff bei Rhesusaffen. Vordruck.

[2] Perrin P, Morgeaux S. 1995. Inaktivierung der DNA durch β-Propiolacton. Biologicals 23(3):207-211.


Wie konnten Forscher so schnell COVID-19-Impfstoffe entwickeln?

Die Impfstoffentwicklung wird normalerweise in Jahren und nicht in Monaten gemessen. Aber während die COVID-19-Pandemie weiter wütet, rennen Wissenschaftler gegen die Uhr, um eine Immunisierung zu entwickeln, die Schutz vor dem SARS-CoV-2-Virus bietet. Die Ergebnisse brechen Entwicklungsrekorde.

So herausfordernd die Entwicklung und Verbreitung eines Impfstoffs auch sein mag, die wissenschaftliche Gemeinschaft des Landes sieht sich auch einem weiteren Hindernis gegenüber, das eine zunehmend skeptische Öffentlichkeit davon überzeugt, dass der COVID-19-Impfstoff sicher ist und wie wichtig es ist, überhaupt eine COVID-19-Impfung zu erhalten.

&bdquoSogar der wirksamste Impfstoff&rdquo kann uns oder unsere Lieben schützen, wenn die Leute Angst haben, ihn einzunehmen oder ihn nicht einnehmen wollen&rdquo, sagte Kathleen Mullane, DO, PharmD, Direktorin für klinische Studien zu Infektionskrankheiten bei UChicago Medicine. &bdquoWir wissen, dass sich die Dinge schneller als je zuvor bewegen, aber die wissenschaftliche Gemeinschaft des Landes hat auf eine Weise wie nie zuvor kooperiert und zusammengearbeitet, und wir sind absolut entschlossen, sicherzustellen, dass alles, was letztendlich genehmigt wurde, funktioniert und sicher ist. Ich werde mich impfen lassen und empfehle meiner Familie und meinen Freunden eine Impfung, weil ich an die Sicherheit und Wirksamkeit dieser Wirkstoffe glaube.&rdquo

Der schnelle Fortschritt bei einem COVID-19-Impfstoff bedeutet, dass noch lange nach der Zulassung eines Impfstoffs für den Notfalleinsatz Daten zur langfristigen Sicherheit und Haltbarkeit dieser Impfstoffe einfließen werden. Dennoch können diejenigen, die sich über die Sicherheit von Impfstoffen fragen, ermutigt werden, dass trotz der Geschwindigkeit, mit der diese Impfstoffe entwickelt wurden, die wichtigen Kontroll- und Bewertungskontrollpunkte zum Schutz der Patienten eingehalten wurden. Diese Meilensteine ​​helfen dabei, festzustellen, wie sicher und wirksam ein Impfstoff sein wird und ob der Nutzen potenzielle Risiken wert ist oder nicht.

Operation Warp Speed: Beschleunigung der Impfstoffforschung

Vor der COVID-19-Pandemie konnte die Entwicklung eines neuen Impfstoffs vom Konzept bis zur Zulassung 10 Jahre und Milliarden von Dollar dauern. Da nur einer von zehn Impfstoffkandidaten auf den Markt kommt, ist die Impfstoffentwicklung für Pharmahersteller ein riskantes Unterfangen. Für diejenigen, die mit dem methodischen Prozess der klinischen Forschung nicht vertraut sind, kann sich der Prozess quälend langsam anfühlen. Zunächst müssen die Forscher die Struktur und das Infektionsverhalten eines Krankheitserregers untersuchen. Dann finden sie heraus, wie man den menschlichen Körper dazu bringt, am besten eine Immunantwort zu produzieren, um dagegen anzukämpfen. Als nächstes wird der Impfstoff auf Sicherheit und Wirksamkeit getestet, zuerst mit Zell-, Tier- und mathematischen Modellen und später in mehrphasigen klinischen Studien am Menschen mit Tausenden von Teilnehmern. Erst dann kann das Genehmigungsverfahren des Bundes beginnen.

Angesichts der COVID-19-Pandemie greifen Pharmaunternehmen auf bereits etablierte Impfstofftechnologien zurück, die den Prozess zur Herstellung eines sicheren Impfstoffs beschleunigen könnten.

Dutzende von Impfstoffen gegen das SARS-CoV-2-Virus werden von globalen Pharmaunternehmen entwickelt, aber bisher haben nur eine Handvoll groß angelegte klinische Phase-3-Studien erreicht. An Phase-3-Studien nehmen Zehntausende Freiwillige teil, um die Sicherheit und Wirksamkeit der Immunisierung zu testen. Bisher wurden weltweit 11 Phase-3-Studien gestartet, obwohl in den kommenden Monaten und Jahren weitere erwartet werden, da andere Forschungsbemühungen in der Pipeline sind.

Sie erhalten einen Schub durch Operation Warp Speed ​​(OWS), eine Zusammenarbeit zwischen der Pharmaindustrie und der Bundesregierung. Um die Kosten für die Entwicklung des COVID-19-Impfstoffs zu kompensieren und zugelassene Impfstoffe so schnell wie möglich für die amerikanische Öffentlichkeit zu mobilisieren, hat die Regierung ein Finanzierungsprogramm eingerichtet, das mit Bundesmitteln in Höhe von fast 10 Milliarden US-Dollar unterstützt wird. OWS begann mit einem ehrgeizigen Ziel: ab Januar 2021 300 Millionen Dosen eines sicheren und wirksamen Impfstoffs an die Amerikaner zu liefern.

Diese finanzielle Investition hat den Zeitplan für die Entwicklung von Impfstoffen durch klinische Studien, FDA-Überprüfungen und Massenvertrieb eines Impfstoffs erheblich beschleunigt. Durch die Zusammenarbeit mit etablierten Netzwerken für Impfstoffstudien haben erfahrene Mediziner den Zeit- und Kostenaufwand für die Entwicklung klinischer Studienzentren und die Aufnahme von Freiwilligen für die Teilnahme an diesen wichtigen Studien erheblich reduziert. All diese Faktoren bedeuten wiederum, dass Gesundheitsorganisationen, sobald ein Impfstoff kritische Sicherheits- und Wirksamkeitsmeilensteine ​​​​erreicht und die Notfallzulassung (EUA) der Bundesregierung erhalten hat, innerhalb weniger Tage mit der Bereitstellung des Impfstoffs an Patienten beginnen können. Zum Beispiel wurde der Pfizer/BioNTech-mRNA-Impfstoff von der FDA am Donnerstag, dem 10. Dezember 2020, für den Notfalleinsatz zugelassen.

Impfstofftechnologie und klinische Studien

Es sollte auch beruhigend sein, dass fast 200 Jahre Impfstoffentwicklung eine Reihe hochwirksamer und sicherer Impfstoffplattformen hervorgebracht haben, die weniger Zeit und Aufwand erfordern, um neue Arten von Impfstoffen herzustellen. Das Recycling bestehender Impfstofftechnologie ermöglicht es den Forschern, ihre Zeit darauf zu konzentrieren, die besten Ziele zu identifizieren, die die stärkste Immunantwort mit den wenigsten Nebenwirkungen hervorrufen.

&bdquoWirklich, der größte Teil der Entwicklungsarbeit für die Impfstoffplattform ist bereits abgeschlossen&ldquo, sagte Habibul Ahsan, MD, Direktor des Institute for Population and Precision Health an der University of Chicago Medicine. &bdquoSie müssen nur noch den Rest erledigen, nämlich die richtigen viralen Antigene zur bereits bewährten Plattform hinzuzufügen und sicherzustellen, dass sie beim Menschen sicher und wirksam ist. Schon in den letzten fünf bis zehn Jahren haben wir große Sprünge bei der Entwicklung neuartiger Impfstoffplattformen gemacht, wie sie auf SARS-CoV-2 getestet werden.&rdquo

Impfstoffe wirken, indem sie dem körpereigenen Immunsystem pathogene Proteine, sogenannte Antigene, präsentieren, die die Immunantwort aktivieren und Antikörper zum Schutz vor der Krankheit bilden.

Die derzeit Schlagzeilen machenden Impfstoffkandidaten nutzen mRNA- und vektorbasierte Plattformen. Diese Impfstoffe veranlassen den Körper, die viralen Antigene zu produzieren, die die entsprechende Immunantwort erzeugen. In der Vergangenheit wurden vektorbasierte Impfstoffe für Krankheiten wie SARS, MERS und vor allem das tödliche Ebola-Virus entwickelt, und mRNA-Impfstoffe wurden zuvor getestet, um das Zika-Virus zu verhindern.

Diese Immunisierungen der nächsten Generation wurden noch nie in so großem Maßstab ausprobiert, aber es gibt bereits Beweise dafür, dass diese Plattformen sicher und wirksam sind und ein geringeres Risiko der Nebenwirkungen von abgeschwächten oder deaktivierten Ganzvirus-Lebendimpfstoffen aufweisen.

&bdquoDie mRNA- und Vektorimpfstoffe sind eine neuere Technologie, die ersten Produkte wurden 1999 entwickelt„, sagte Mullane. &bdquoBasierend auf unserem Verständnis der Humanbiologie gibt es keinen Grund zu der Annahme, dass sie ein größeres Risiko darstellen sollten als alle traditionelleren Impfstoffe. Wenn überhaupt, ist die größte Sorge, wie lange sie wirksam sind. Die vorläufigen Wirksamkeitsdaten sind bisher äußerst vielversprechend.&rdquo

Um sich gegen Unsicherheit abzusichern, fügte die FDA zusätzliche Regeln hinzu, um die Sicherheit zu erhöhen, indem sie Prüfpunkte für die beschleunigten COVID-19-Studien festgelegt hat. Dazu gehört, dass die Forscher mindestens zwei Monate Nachbeobachtungsdaten von der Mehrheit der Studienteilnehmer sammeln müssen, selbst wenn die ersten Daten vielversprechende Ergebnisse zeigen, sowie die langfristige Sicherheit und Wirksamkeit bis zu zwei Jahre nach Erhalt der Impfstoffe.

Um die Entwicklung zu beschleunigen, werden viele COVID-19-Studien in Studien durchgeführt, die die Phasen 1, 2 und/oder 3 kombinieren, in denen Forscher mit der Impfung einer kleineren Anzahl gesunder Freiwilliger beginnen. Wenn die Studie weitergeht und der Impfstoff sicher erscheint, öffnet er sich für mehr Teilnehmer, beispielsweise für Personen mit Vorerkrankungen. An groß angelegten Phase-3-Wirksamkeitsstudien nehmen schließlich Zehntausende von Freiwilligen teil. Die aktuelle Studienreihe umfasst eine Vielzahl von Impfstofftypen und sowohl bewährte Modelle als auch Ansätze der nächsten Generation.

Die Geschwindigkeit, mit der diese Versuche voranschreiten, hat die Frage aufgeworfen, ob sie sicher sind oder nicht. Im Bewusstsein des anhaltenden Misstrauens aufgrund der Politisierung der Pandemie und der historischen medizinischen Entrechtung in bestimmten Gemeinschaften achten Wissenschaftler, die an der COVID-19-Impfstoffforschung beteiligt sind, darauf, die frühen Ergebnisse laufender klinischer Studien nicht zu übertreiben und die damit verbundenen Risiken transparent zu machen.

Viele bemühen sich, in die Gemeinschaft zu treten, um mit potenziellen Freiwilligen zu sprechen, ihre Bedenken anzusprechen und eine Möglichkeit zur Teilnahme anzubieten, insbesondere an den groß angelegten Phase-3-Studien. Bei UChicago Medicine beispielsweise bringen Kliniker mobile medizinische Einheiten in die umliegenden Viertel, um den Impfstoff direkt vor die Haustüren der Menschen zu bringen.

&bdquoViele Zentren, die für diese Studien rekrutieren, sind für Minderheiten und Bevölkerungsgruppen mit niedrigem Einkommen nicht leicht zugänglich&ldquo, sagte Ahsan. &bdquoAber UChicago Medicine hat hart daran gearbeitet, starke Beziehungen zu unserer lokalen Gemeinschaft aufzubauen und sicherzustellen, dass sie wissen, dass wir hier sind, um ihnen zu dienen.&ldquo

Welche Risiken bergen Impfungen?

Wie die meisten medizinischen Behandlungen ist jeder Impfstoff mit einem gewissen Risiko verbunden. Die Nebenwirkungen sind in der Regel mild und reichen von Schmerzen an der Injektionsstelle bis hin zu leichtem Fieber und Gliederschmerzen. In einem von 100.000 Fällen können Impfstoffe schwere allergische Reaktionen auslösen. Noch seltener (die Schätzung liegt bei eins zu einer Million) ist ein erhöhtes Risiko, Autoimmunerkrankungen zu entwickeln, die das Nervensystem betreffen, wie das Guillain-Barre-Syndrom.

Zwei separate Studien, in denen Lebendimpfstoffe mit nicht-replizierenden Vektorviren – die Phase-3-Impfstoffstudie von AstraZeneca in Großbritannien und die Phase-3-Impfstoffstudie von Janssen in den USA &ndash wurden kurz unterbrochen, nachdem bei einem Teilnehmer ein unerklärliches medizinisches Ereignis aufgetreten war, das als „unerwünschte Reaktion&rdquo bekannt sein könnte im Zusammenhang mit ihrer Teilnahme an der Studie. Beide wurden seitdem wieder aufgenommen, nachdem Forscher und Aufsichtsbehörden festgestellt hatten, dass es keinen klaren Zusammenhang zwischen dem Impfstoff und den medizinischen Ereignissen gab, und sie für sicher genug hielten, um fortzufahren. Bisher wurden keine Nebenwirkungen mit den mRNA-Impfstoffkandidaten in Verbindung gebracht, mit Ausnahme einer Handvoll allergischer Reaktionen, die EpiPens erfordern.

Die Herausforderung, insbesondere angesichts einer globalen Pandemie, besteht darin, das Gleichgewicht zwischen den Vorteilen des Impfstoffs und dem Risiko zu finden, das er für diejenigen, die ihn erhalten, darstellen kann. In den meisten Situationen liegt das Gleichgewicht auf der Seite des Impfstoffs.

&bdquoIm Moment fahren wir gegen die Uhr&ldquo, sagte Ahsan. &bdquoVielleicht sind in sechs Monaten oder einem Jahr, wenn wir einen Impfstoff zugelassen haben&rsquot so viele Menschen erkrankt, dass die möglichen Nebenwirkungen das Risiko nicht mehr wert sind &ndash, aber um diese Art von Herdenimmunität zu erreichen, 50 oder 60 Prozent der Die US-Bevölkerung müsste sich mit dem Virus infizieren. Das sind 150 oder 200 Millionen Menschen, die sich mit COVID-19 infizieren, und wahrscheinlich über eine Million Todesfälle. Es lohnt sich auf jeden Fall, das zu vermeiden.&rdquo

Was wird benötigt, um &ldquozurück zur Normalität&rdquo zu gelangen?

Bevor ein Impfstoff eine staatliche Zulassung erhalten kann, selbst für den Notfall, müssen die Ermittler warten, bis Zehntausende von Freiwilligen ihren experimentellen Impfstoff erhalten. Dann warten sie, bis einige dieser Freiwilligen COVID-19 ausgesetzt sind, was zeigt, wie wirksam jeder Impfstoff ist. Wissenschaftler untersuchen auch, ob diejenigen, die den Impfstoff im Vergleich zu einem Placebo erhielten, weniger schwere Krankheitsformen hatten. Ohne Daten, die schlüssig belegen, dass Impfstoffe sowohl sicher als auch wirksam sind, werden sie für die allgemeine Öffentlichkeit zugelassen.

Sobald eine klinische Studie genügend Daten sammelt, um zu zeigen, dass ein Impfstoff sowohl sicher als auch wirksam ist, wird der Impfstoff an die Bundesbehörden weitergeleitet. Das pharmazeutische Unternehmen, das das Produkt entwickelt hat, reicht die Daten bei der FDA ein, wo sie von Bundesstatistikern und einem externen Beirat aus wissenschaftlichen und medizinischen Experten überprüft und erneut analysiert werden. Da die COVID-19-Impfstoffe bei der FDA eingereicht werden, bevor Langzeitdaten erfasst werden, wird ein Impfstoff wahrscheinlich eher eine Notfallgenehmigung als eine vollständige Zulassung erhalten. Dies war der Fall für den Pfizer/BioNTech mRNA-Impfstoff, der am 10. Dezember 2020 von der FDA für den Notfalleinsatz zugelassen wurde, und den Moderna-mRNA-Impfstoff, der am 18.

Als nächstes kommt die Herausforderung, einen Impfstoff herzustellen und zu vertreiben, insbesondere in der Anfangszeit, als das Angebot begrenzt ist. Die Behörden sagen, dass im Januar 20 bis 30 Millionen Dosen verfügbar sein könnten, aber die vollständige Einführung kann Monate dauern, bis genügend Chargen für die breite Öffentlichkeit verfügbar sind. In der Zwischenzeit werden die Behörden die Verteilung an diejenigen priorisieren, die am stärksten gefährdet sind, sich mit COVID-19 zu infizieren, oder diejenigen, die das höchste Risiko haben, die schwerwiegendsten Auswirkungen der Krankheit zu erleiden, wie z. B. medizinisches Personal, ältere Erwachsene, Erwachsene mit Vorerkrankungen und unentbehrliche Arbeiter.

Während ein neuer Impfstoff verteilt wird, werden die klinischen Studien fortgesetzt und es werden weiterhin Daten über seine langfristige Wirksamkeit und mögliche Sicherheitsprobleme eingehen. Dies wird es Forschern und Gesundheitsdienstleistern ermöglichen, die Verteilung nach Bedarf anzupassen.

Realistischerweise hat die breite Öffentlichkeit wahrscheinlich bis zu diesem Sommer Zugang zu einem Impfstoff. Das ist viel später als das ursprüngliche Ziel von Operation Warp Speed, bis Januar 300 Millionen Dosen verfügbar zu haben, aber deutlich schneller als jede andere Impfstoffentwicklung bisher.

Bei der Einführung eines Impfstoffs sollte jede Person mit ihrem Arzt über ihren individuellen Gesundheitszustand sprechen und darüber, ob ein Impfstoff die richtige Wahl für sie ist oder nicht, insbesondere für Personen, die zu Gruppen gehören, die nicht in die klinischen Studien aufgenommen wurden.

Im Idealfall sind die Beweise stark genug, dass sich die meisten Amerikaner sicher fühlen, den Impfstoff zu erhalten. Es ist entscheidend, dass genügend Menschen geimpft werden, um eine Herdenimmunität zu erreichen, den Punkt, an dem sich eine Krankheit nicht mehr ausbreiten kann, weil genügend Menschen dagegen geimpft oder immun sind.

In der Zwischenzeit wartet die Welt atemlos darauf, ob sich diese Impfstoffe als das Werkzeug erweisen, das wir brauchen, um wieder auf den Weg zur Normalität zu kommen.


Zwei Perspektiven zur Messung der Transmission

Wenn ein Covid-19-Impfstoff asymptomatische oder andere SARS-CoV-2-Infektionsereignisse reduzieren kann, könnte dies ein Signal dafür sein, dass die Virusübertragung auf andere reduziert werden könnte, sagte Bottazzi. Diese Theorie basiert auf dem Gedanken, dass weniger Menschen das Virus verbreiten, wenn weniger Menschen mit dem Virus infiziert sind, erklärte sie.

Nikolai Petrovsky, PhD, Professor am College of Medicine and Public Health, Flinders University, Adelaide, Australien, war jedoch anderer Meinung und stellte fest, dass die Fähigkeit eines Impfstoffs, Infektionen zu reduzieren, ein fragwürdiger Ersatz für die Reduzierung der Übertragung ist. Die Übertragung sollte anhand der nicht geimpften Person gemessen werden, die SARS-CoV-2 ausgesetzt ist, und nicht anhand der geimpften, infizierten Person, die das Virus möglicherweise überträgt, erklärte er. „Bei der Übertragung geht es um die nächste Person in der Kette“, sagte Petrovsky und fügte hinzu, dass Infektionsraten und Übertragungsraten nicht zusammengeführt werden sollten.

Obwohl es einen Zusammenhang zwischen Infektion und Übertragung geben kann, gibt es nicht genügend Daten, um zu beurteilen, ob eine lineare Korrelation besteht, sagte Gary Kobinger, PhD, Leiter, Vector Design and Immunotherapy Special Pathogens, Medical Microbiology, University of Manitoba, Kanada. Tatsächlich ist es wichtig, die Wirksamkeit der Impfstoffübertragung bei denen zu messen, die nicht geimpft sind, aber dem Virus ausgesetzt sind, aber es ist auch von Nutzen, Daten vom Virusverbreiter zu sammeln, fügte Rory de Vries, PhD, Assistenzprofessor, Department of Viroscience, Erasmus hinzu Universitätsklinikum Rotterdam, Niederlande.

Thematische Berichte
Machen Sie sich Sorgen über das Innovationstempo in Ihrer Branche?

Im TMT Themes 2021 Report von GlobalData erfahren Sie alles, was Sie über disruptive Technologiethemen wissen müssen und welche Unternehmen am besten geeignet sind, Ihnen bei der digitalen Transformation Ihres Unternehmens zu helfen.


2. Ansätze zum Impfstoffdesign

2.1. SARS-CoV-2-Antigenauswahl

Das SARS-CoV-2 S-Protein bindet hauptsächlich an die ACE2-Rezeptoren, um den Viruseintritt in die oberen und unteren Atemwege zu vermitteln. Das reife S-Protein ist ein trimeres Fusionsprotein der Klasse I, das sich auf der Oberfläche des Virions befindet. Es besitzt zwei Fragmente, das S1 enthält die Rezeptorbindungsdomäne (RBD) und das S2 enthält das Fusionspeptid. Verschiedene Studien mit monoklonalen Antikörpern haben gezeigt, dass infizierte Menschen robuste neutralisierende Antikörper gegen das S-Protein und insbesondere gegen das S1-Fragment mit der Rezeptorbindungsdomäne (RBD) des SARS-CoV-2 entwickeln ( Baum et al., 2020 , Hansen et al., 2020, Ju et al., 2020). In frühen Studien zu SARS-CoV-2-Impfstoffen wurde auch das N-Protein auf Wirksamkeit untersucht, aber mit In-vivo-Modellen ergaben N-basierte Impfstoffe keinen Schutz. Darüber hinaus zeigten sie eine Exazerbation der Infektion aufgrund einer erhöhten pulmonalen eosinophilen Infiltration (Deming et al., 2006). M- und E-Proteine ​​sind aufgrund der geringeren Immunogenität als Impfstoffziele weniger interessant (Du et al., 2008).

2.2. Impfstoffplattformen

Fortschritte in Virologie, Molekularbiologie und Immunologie haben viele Alternativen zu herkömmlichen Impfstoffansätzen geschaffen. Mehr als 100 Impfstoffkandidaten gegen das SARS-CoV-2-Virus befinden sich derzeit in der Entwicklung (“Vaccines – COVID19 Vaccine Tracker”), basierend auf mehreren verschiedenen Plattformen ( Abb. 4 ). Diese Plattformen können in “traditionelle”-Ansätze (d.h., attenuierte oder inaktivierte Lebendimpfstoffe) und ȁinnovative Ansätze” wie RNA- oder DNA-Impfstoffe und rekombinante virale Vektorimpfstoffe.

Impfstoffplattformen in Entwicklung gegen SARS-CoV-2.

2.2.1. Attenuierte virale Lebendimpfstoffe

Attenuierte Lebendimpfstoffe stammen direkt von den pathogenen Viren ab, die noch die Fähigkeit besitzen, Zellen zu infizieren und sich zu vermehren, aber behandelt werden, um keine oder nur eine sehr leichte Erkrankung zu verursachen. Die Attenuierung kann durch Züchtung des Virus unter ungünstigen Bedingungen wie bei nicht optimaler Temperatur oder durch rationale Modifikation des Virusgenoms (z.B., Codon-Deoptimierung, Entfernung von Genen, die dafür verantwortlich sind, der angeborenen Immunerkennung entgegenzuwirken (Broadbent et al., 2016, Talon et al., 2000)). Diese Techniken sind jedoch zeitaufwendig und technisch anspruchsvoll, was zu einer schwierigen und langen Entwicklung führt. Fast identisch mit dem natürlichen Virus, das die Infektion verursacht, erzeugt ein attenuiertes Lebendvirus normalerweise eine starke und lang anhaltende humorale und zellvermittelte Immunantwort nach einem Prime/Boost-Impfschema. Da sich das Virus nach der Impfung repliziert, richtet sich die Immunantwort außerdem sowohl gegen strukturelle als auch nicht-strukturelle virale Proteine, wodurch die humoralen und zellulären Immunantworten ohne die Verwendung von Adjuvantien erweitert werden, da diese Impfstoffe bereits natürlich vorkommende Adjuvantien enthalten (Lee und Nguyen, 2015). Diese Art von Impfstoff kann intranasal verabreicht werden, um eine Immunantwort der Schleimhaut zu induzieren, wie im Fall des quadrivalenten Influenza-Impfstoffs gegen A(H1N1), A(H3N2) und zwei auf dem Markt erhältliche Influenza-B-Viren unter dem Markennamen FluMist Quadrivalent ( “ FluMist Quadrivalent | FDA ”). Es kann leicht als 0,2 ml Suspension verabreicht werden, die in einem vorgefüllten intranasalen Einzeldosis-Sprühgerät geliefert wird, das ungefähr zur Hälfte in jedes Nasenloch geteilt wird.

2.2.2. Inaktivierte virale Impfstoffe

In inaktivierten viralen Impfstoffen ist normalerweise das gesamte krankheitserregende Virus oder ein Teil davon (wo das genetische Material zerstört wurde) vorhanden. Im Vergleich zu attenuierten Virus-Lebendimpfstoffen gelten sie als sicherer und stabiler, und obwohl ihr genetisches Material zerstört wurde, enthalten sie noch viele antigene Proteine ​​und somit wie bei Coronaviren (z.B. SARS-CoV-2) werden die Immunantworten wahrscheinlich auf viele verschiedene Proteine ​​wie S, aber auch M, E und N abzielen. Inaktivierte Impfstoffe stimulieren nur Antikörper-vermittelte Antworten, die schwächer und weniger langlebig sein können, da im Vergleich zu attenuierten Lebendimpfstoffen, und daher werden inaktivierte Impfstoffe häufig zusammen mit Adjuvantien verabreicht, und es können auch Auffrischungsdosen erforderlich sein. Die Impfstoffherstellung erfordert Anlagen der Biosicherheitsstufe 3, in denen das Virus in einer Zellkultur (meist Vero-Zellen) gezüchtet und anschließend inaktiviert wird. Die Produktivität des Virus in der Zellkultur könnte die endgültige Produktionsausbeute beeinflussen (Yadav et al., 2021). Diese Art von Impfstoff hat sich als sicher und wirksam bei der Vorbeugung von Krankheiten wie Polio und Influenza erwiesen (https://www.who.int/vaccine_safety/initiative/tech_support/Part-2.pdf – abgerufen am 22. März 2021).

2.2.3. Rekombinante virale Vektorimpfstoffe

Impfstoffe auf viraler Vektorbasis (in Form einer modifizierten harmlosen Version eines alternativen Virus) verwenden ein modifiziertes Virus (den Vektor), um den genetischen Code (RNA oder DNA) für ein Antigen zu liefern, (z.B., im Fall von COVID-19 das S-Protein) in menschliche Zellen, die dann das Antigen produzieren. Durch die Infektion der Zellen und die Anweisung, das Antigen zu produzieren, imitieren diese Art von Impfstoff eine natürliche Virusinfektion, um die gewünschte Immunantwort zu erzeugen (Rollier et al., 2011). Dieser Mechanismus induziert eine starke zelluläre Immunantwort durch T-Zellen sowie die Produktion von Antikörpern durch B-Zellen. Die viralen Vektoren werden in Zelllinien gezüchtet und ihre Herstellung ist schnell und einfach (Sebastian und Lambe, 2018).

Virale Vektoren können replizierend und nicht replizierend sein. Replizierende virale Vektoren besitzen die Fähigkeit zur Replikation und können somit neue virale Partikel produzieren, die über längere Zeiträume eine kontinuierliche Quelle für Impfstoffantigene darstellen. Dies führt zu einer stärkeren Immunantwort mit einer Einzeldosis im Vergleich zu den nicht-replizierenden viralen Vektoren. Replizierende virale Vektoren werden so ausgewählt, dass das Virus keine Krankheit verursachen kann, während es den Wirt infiziert. Sie stammen typischerweise von abgeschwächten Viren ab, die so konstruiert wurden, dass sie das spezifische Antigenprotein wie das S-Protein für den COVID-19-Impfstoff exprimieren. Andererseits behalten nicht-replizierende virale Vektoren nicht die Fähigkeit, neue virale Partikel herzustellen, da die viralen Schlüsselgene für die Replikation zuvor entfernt wurden. Die gebräuchlichsten Ansätze dieses Impfstofftyps basieren auf einem intramuskulär verabreichten Adenovirus. Als Vorteil viraler vektorisierter Impfstoffe ist, dass ihre Herstellung keine lebenden pathogenen Viren erfordert, die Vektoren können leicht in großen Mengen hergestellt werden und zeigen eine gute Stimulation sowohl der B- als auch der T-Zell-Antworten in vivo (Zhu et al., 2020a). . Als Nachteil kann eine bereits bestehende Vektorimmunität die Wirksamkeit des Impfstoffs neutralisieren. Dieses Problem kann jedoch leicht vermieden werden, indem Vektoren verwendet werden, die beim Menschen selten sind ( Mercado et al., 2020 ), von Tieren stammen ( Folegatti et al., 2020 ) oder Viren, die keine große Immunität erzeugen. Da die Vektorimmunität während der zweiten Dosis in einem Prime-Boost-Regime problematisch sein kann, kann die Verwendung von zwei verschiedenen viralen Vektoren während der beiden Dosen dazu beitragen, dieses Problem zu vermeiden. Dennoch kann in diesem Fall das Impfantigen nur so lange produziert werden, wie der anfängliche Impfstoff in infizierten Zellen verbleibt, was zu einer allgemein schwächeren Immunantwort führt. Es sind wahrscheinlich Auffrischungsdosen erforderlich.

Ein Beispiel für einen viralen Vektor-Impfstoff ist der rekombinante, replikationskompetente rVSV-ZEBOV-Impfstoff gegen Ebola ( Marzi et al., 2011 ), der 2019 von der FDA zugelassen wurde. Er besteht aus dem vesikulären Stomatitisvirus (VSV), das genetisch modifiziert wurde, um das Hauptglykoprotein zu exprimieren vom Zaire-Ebolavirus. Es handelt sich um eine Suspension, die intramuskulär mit einer Einzeldosis verabreicht wird (https://www.fda.gov/media/133748/download – abgerufen am 22. März 2021).

2.2.4. Impfstoffe aus Proteinuntereinheiten

Proteinuntereinheiten-Impfstoffe (auch azelluläre Impfstoffe genannt) enthalten kein ganzes Virus, sondern gereinigte antigene Fragmente wie isolierte Proteine ​​(z.B., dem S-Protein des SARS-CoV-2-Virus), die speziell aufgrund ihrer Fähigkeit, das Immunsystem zu stimulieren, ausgewählt wurden.

Viele verschiedene Antigene können ausgewählt werden, um azelluläre Impfstoffe zu entwickeln, wie z. B. spezifische isolierte Proteine ​​aus viralen oder bakteriellen Krankheitserregern, Ketten von Zuckermolekülen (Polysaccharide), die in den Zellwänden einiger Bakterien vorkommen, oder ein Trägerprotein, das eine Polysaccharidkette bindet, um das Immunsystem zu stärken Antwort. Azelluläre Impfstoffe gelten im Allgemeinen als sehr sicher, da sie die Krankheit nicht verursachen können. Die Immunantwort ist normalerweise nicht so robust wie bei attenuierten Lebendimpfstoffen, daher sind meistens Auffrischungsdosen erforderlich. Ein möglicher Nachteil dieser Art von Impfstoff besteht darin, dass isolierte Proteine ​​denaturiert werden könnten und somit an andere Antikörper als das Protein des Erregers binden. Bei SARS-CoV-2 werden als antigene Proteine ​​das S-Protein oder das RBD verwendet. Der Vorteil dieser Art von Impfstoff besteht darin, dass nicht mit Lebendviren umgegangen wird. Häufig verwendete Protein-Untereinheiten-Impfstoffe sind die azellulären Pertussis (aP)-Impfstoffe, die das inaktivierte Pertussis-Toxin enthalten, das entweder durch Behandlung mit einer Chemikalie oder durch Anwendung molekulargenetischer Techniken entgiftet wird (https://www.who.int/vaccine_safety/initiative/tech_support/Part -2.pdf - abgerufen am 22. März 2021). Um die Wirksamkeit dieses Impfstoffs zu verbessern, wird Alaun als Adjuvans hinzugefügt, um eine stärkere Antikörperantwort zu fördern. (Allen und Mills, 2014). Ein anderer azellulärer Impfstoff ist gegen Hepatitis B, der das Oberflächenantigen des Hepatitis-B-Virus (HBsAg) enthält, das mit rekombinanter Technologie hergestellt wurde. Auch dieser Impfstoff enthält Aluminiumphosphat oder Aluminiumhydroxid als Adjuvans zur Stärkung der Immunantwort nach der Verabreichung (https://www.who.int/vaccine_safety/initiative/tools/Hep_B_Vaccine_rates_information_sheet.pdf – abgerufen am 22. März 2021).

2.2.5. RNA- und DNA-Impfstoffe

Nukleinsäure-basierte Impfstoffe verfolgen eine andere Strategie als die anderen Impfstoffe. Anstatt dem Körper das Proteinantigen direkt zur Verfügung zu stellen, liefern sie den genetischen Code des Antigens an die Zellen im Körper und weisen die Zellen an, das Antigen zu produzieren, das dann eine Immunantwort stimuliert. Diese Art von Impfstoffen ist schnell und einfach zu entwickeln und sind die vielversprechendsten Impfstoffe für die Zukunft. Sie werden in RNA- und DNA-basierte Impfstoffe unterteilt. RNA-Impfstoffe verwenden Boten-RNA (mRNA) oder selbstreplizierende RNA, die normalerweise in einem teilchenförmigen Träger wie einer Lipid-Doppelschichtmembran (Liposom) formuliert ist. Diese Formulierung schützt die mRNA, wenn sie zum ersten Mal in den Körper gelangt und hilft bei der Zellinternalisierung (Pardi et al., 2015). Für mRNA sind höhere Dosen erforderlich als für selbstreplizierende RNA, die sich selbst amplifiziert. Wenn sich die mRNA in den Zellen befindet, kann sie von Ribosomen in das Antigen-Protein übersetzt werden, um die Stimulation der Immunantwort zu starten. Dann wird die mRNA vom Körper auf natürliche Weise abgebaut und entfernt. Ein wesentlicher Vorteil dieser Technologie besteht darin, dass der Impfstoff vollständig ohne den Einsatz von Zellkulturen hergestellt werden kann, die Langzeitlagerstabilität jedoch eine Herausforderung darstellt, da er gefroren gelagert werden muss. RNA-basierte Impfstoffe werden normalerweise durch Injektion verabreicht und es ist daher unwahrscheinlich, dass sie eine starke Schleimhautimmunität induzieren ( Pardi et al., 2018 ).

Da DNA stabiler als mRNA/RNA ist, muss sie nicht in partikulären Trägern formuliert werden. Sie basieren auf Plasmid-DNA, die in Bakterien in großem Maßstab hergestellt werden kann. Die DNA enthält Säuger-Expressionspromotoren und das spezifische Gen, das für das Antigen kodiert (z.B., das Spike-Protein), das nach der Aufnahme in die Zellen der geimpften Person produziert wird. Um abgegeben zu werden, benötigen sie normalerweise Abgabestrategien wie die Elektroporation, die die zelluläre DNA-Aufnahme unterstützen. Diese beiden auf Nukleinsäuren basierenden Technologien sind die neueste Impfung, und bisher wurden zwei verschiedene mRNA-Impfstoffe für den menschlichen Gebrauch zugelassen (d.h., Moderna und Pfizer/BioNTech ( Baden et al., 2021 , Polack et al., 2020 )), wobei der bisher fortschrittlichste DNA-Impfstoff INO-4800 von Inovio in die klinische Phase 2/3-Studie eingetreten ist (“Safety , Immunogenität und Wirksamkeit von INO-4800 bei COVID-19 bei gesunden, seronegischen Erwachsenen mit hohem Risiko einer SARS-CoV-2-Exposition – Volltextansicht – ClinicalTrials.gov”).

2.3. Adjuvantien

Viele Impfstoffformulierungen enthalten ein Adjuvans oder Adjuvanskombinationen, die die Immunantwort auf die Impfung verstärken. Das Wort �juvant” bedeutet “to help/adjuvant”, und anfänglich wurden Adjuvantien nur verwendet, um das immunogene Potenzial gereinigter Antigene zu erhöhen. Nicht alle Arten von Impfstoffen benötigen ein Adjuvans wie das abgeschwächte Lebendvirus, das natürlich vorkommende Adjuvantien besitzt. In den letzten Jahren hat sich die Rolle von Adjuvanzien durch das Wissen und das Verständnis der Immunologie der Impfung erweitert (Pasquale et al., 2015).

Die ersten für den menschlichen Gebrauch zugelassenen Adjuvantien (vor fast 70 Jahren) waren Aluminiumsalze (z.B., Aluminiumhydroxid, Aluminiumphosphat, Aluminiumkaliumsulfat (Alaun)). Sie werden immer noch am häufigsten verwendet, da sie über ein breites Spektrum zur Stärkung der Immunantwort und ihrer Sicherheit verfügen. Sie dienen in erster Linie dazu, die Antikörperproduktion mit einem noch unvollständig verstandenen Immunmechanismus zu erhöhen (Lee und Nguyen, 2015).

Neuere Adjuvantien wurden entwickelt, um auf bestimmte Komponenten der körpereigenen Immunantwort wie die Tall-Like-Rezeptoren (TLR) abzuzielen, die, wenn sie ausgelöst werden, die Produktion von entzündungsfördernden Zytokinen/Chemokinen und Typ-I-Interferonen stimulieren, die den Wirt erhöhen. x02019s Fähigkeit, den Erreger zu eliminieren. Die adaptive Immunität wird unmittelbar nach der angeborenen Immunantwort entwickelt, sodass der Schutz vor Krankheiten stärker ist und länger anhält (Steinhagen et al., 2011).

Unter den bereits zugelassenen neuen Adjuvantien ist AS04 ( Didierlaurent et al., 2009 ) eine Mischung aus Monophosphoryllipid A, das als TLR4-Agonist wirkt, und Aluminiumsalz, MF59 ( Liang et al., 2020 ) ist eine Öl-in-Wasser-Emulsion aus Squalen, die act by improving antigen uptake, recruiting immune cells and promoting the migration of activated APS, AS01B ( Alving et al., 2012 ) is a liposomal combination of monophosphoryl lipid A and a natural compound extracted from the Chilean soapbark tree (d.h., QS-21), and Cytosine phosphoguanine (CpG) ( Liang et al., 2020 ) that is a synthetic form of DNA that mimics bacterial and viral genetic material acting as TLR9 agonist. Different examples of vaccines that uses adjuvants are reported in Fig. 5 .

Timeline of the main adjuvants used in human vaccines.


Are the vaccines safe?

Every vaccine that is approved in the United States, even if under emergency use authorization, undergoes stringent safety testing, and the CDC continues to collect data on any side effects or adverse outcomes that could be related to the vaccine over time.

People who receive vaccines may experience a number of side effects, such as a sore arm, fever, fatigue, chills, nausea, and body aches — especially after the second dose of one of the two-dose regimens. This is a sign that the immune system is reacting and is not a cause for concern. The CDC recommends taking a painkiller after (not before) getting the shot and exercising the arm to avoid soreness.

The side effects are generally more intense after the second shot, as the immune system reacts to the known spike protein. The CDC also reports that 80% of those who reported experiencing side effects were women, which may be related to sex hormones’ role in the immune response, according to a New York Times article.

There are some rare serious side effects, such as anaphylaxis — a life-threatening, but treatable, allergic reaction. In the United States, this reaction has occurred in about two to five people per million vaccinated and has not resulted in any deaths.

The CDC requires that vaccinated people stay at the vaccination site for observation for at least 15 minutes after getting the shot in case they do have a negative reaction.

Kathryn Edwards, MD, a vaccinologist and the Sarah H. Sell and Cornelius Vanderbilt professor of pediatrics in the Division of Infectious Diseases at Vanderbilt University School of Medicine in Nashville, Tennessee, spends most of her day assessing reactions after COVID-19 vaccines as part of her CDC-funded Clinical Immunization Safety Assessment unit. Her team, which is working with allergists, believes that someone who has an immediate anaphylactic reaction to the first dose of an mRNA vaccine should not receive the second dose of that vaccine but rather may be able to get the Johnson & Johnson vaccine for their second shot with careful monitoring.

“I’ve been doing this a long time, and I don’t know that I’ve worked any harder than I am now. We want to make sure that the public knows that we want these vaccines to be both safe and effective.”

Kathryn Edwards, MD
Vaccinologist and professor of pediatrics in the Division of Infectious Diseases at Vanderbilt University School of Medicine

Edwards also cautions that not all adverse reactions that happen around the time of vaccination are caused by the vaccine. As people with underlying conditions — particularly older individuals — receive a vaccine, heart attacks or strokes will happen and could be coincidental. Her team is working to determine whether certain reactions are happening more often than would be expected after vaccination.

For example, there is a concern that came up with the AstraZeneca vaccine that resulted in several countries pausing or limiting its use due to reports of blood clots. Edwards says that the number of people who have experienced blood clots after being vaccinated in the United States so far is lower than what would be expected in the everyday population. Still, the CDC is continually looking at these rates to identify any signal for a reaction that might be associated with a vaccine.

Though any long-term effects of the vaccines are not yet known, Edwards says that she and the CDC are being vigilant in investigating any potential problems as they arise.

“I’ve been doing this a long time,” she notes. “And I don’t know that I’ve worked any harder than I am now. We want to make sure that the public knows that we want these vaccines to be both safe and effective.”


Here’s what makes 4 promising COVID-19 vaccines unique — and potentially useful

Millions of people, like Reinaldo de Souza Santos of the Baré ethnic group in Brazil (shown getting the Sinovac vaccine), are getting COVID-19 vaccine shots, but more vaccines are needed. Some upcoming vaccines may help fill the gap.

Teile das:

Barely a year after the World Health Organization declared the coronavirus outbreak a pandemic, 11 vaccines worldwide have been granted emergency use authorization or given full approval. Millions of shots are going into arms every day: As of March 19, 410 million people around the world have gotten the jabs.

As mind-boggling as that is, it still falls far short of the need.

Those 11 vaccines “will not be enough to fulfill the global need in the short term,” says Esther Krofah, executive director of FasterCures, part of the Milken Institute think tank in Washington, D.C. Of the more than 7 billion people on Earth, only about 1.2 percent of the world’s population is now fully vaccinated against the coronavirus. “We need as many vaccines over the finish line as can get through the scientific process,” she says.

Help may be on the way. Another 251 COVID-19 vaccines are at some stage of development with 60 far enough along to be tested in people, says Carly Gasca, senior associate at FasterCures.

Sign up for e-mail updates on the latest coronavirus news and research

Some vaccines are close to the finish line. For example, one made by Novavax of Gaithersburg, Md., may soon request emergency use authorization in the United States and other countries. But vaccines in the pipeline can fail at any stage. Already at least four vaccine candidates have been abandoned, including two from pharmaceutical giant Merck that failed to generate immune responses as strong as those from natural infections. That company is now helping produce Johnson & Johnson’s one-dose vaccine (SN: 2/27/21).

Among the hurdles: The already-in-use vaccines have set a high bar. For instance, mRNA vaccines from Moderna and Pfizer have proven to have about 94 to 95 percent efficacy in clinical trials and in real-world situations and may protect against infection and disease after just one shot (SN: 2/26/21). And finding people willing to participate in gold-standard clinical trials in which they might get a placebo instead of a vaccine could be tough, especially in countries where other authorized vaccines are available.

“You have to have something super über-duper special about your product to survive in this environment,” says Onyema Ogbuagu, a virologist who heads COVID-19 clinical trials at Yale School of Medicine.

That edge could come from logistics. To be effective, vaccines have to get into people’s bodies. So unlike the Pfizer and Moderna shots, vaccines that don’t have to be frozen have a better chance of being used in rural or remote areas and places that don’t have resources to buy and maintain freezers, Gasca says.

Or an edge could come from an ability to handle emerging variants of the coronavirus that may be more infectious, more deadly or both (SN: 2/5/21). “The variants emerging are changing the landscape of the kind of virus we’re fighting now versus the virus that we were fighting in the fall and in the summer,” Krofah says. New vaccines may need to combat even more variants.

Here’s a closer look at some of the novel ways vaccine makers are approaching these challenges.

COVAXX

Wie es funktioniert: COVAXX designed small pieces of protein, called peptides, from several of the proteins from SARS-CoV-2, the coronavirus that causes COVID-19. Peptides mimic important structures within the coronavirus proteins, including a part of the spike protein used to break into cells. When injected into the body, the lab-made peptides prod the immune system to build antibodies and gear up other immune cells to attack the coronavirus should the vaccinated person encounter it later. (The Dallas-based company is not connected to the similarly named World Health Organization’s COVAX program that distributes vaccines to low-income countries.)

How it’s different: While other vaccines, including Novavax’s candidate, use the entire spike protein, COVAXX has homed in on portions of coronavirus proteins that are important for function and are likely to provoke a reaction from the immune system. The vaccine is stable at refrigerator temperature.

Clinical trial status: The company completed Phase I testing for safety and the ability to rev up the immune system in 60 adults. All of the volunteers made antibodies and had immune cells known as T cells and B cells trained to recognize the coronavirus in the event of future encounters. Participants had only mild side effects, with few people reporting symptoms such as fever and fatigue.

Researchers at a COVAXX facility on Long Island, New York, are helping devise and test a vaccine made of peptides, small portions of proteins, from the coronavirus. COVAXX

COVAXX is doing Phase II testing in Taiwan to learn more about the immune response and side effects. Phase II and III testing will begin soon in Brazil to determine the vaccine’s efficacy.

Combating variants: The company is already working a second generation of the vaccine that could work against multiple variants, says COVAXX cofounder Mei Mei Hu.

Thoughts on being behind: “I never thought this was winner takes all,” Hu says. “The demand is still incredible, and even when it is met, there will continue to be unmet needs,” including vaccines that can tackle variants, vaccines that work well for people with suppressed immune systems, vaccines for children and vaccines that can mix and match with others in case booster shots are needed.

Vaxart

Wie es funktioniert: The San Francisco–based company engineered a common cold virus called an adenovirus to carry instructions for making two coronavirus proteins into human cells. There, the proteins can be made to prime the immune system to later fend off the coronavirus.

How it’s different: Vaxart’s vaccine is a pill: It can be swallowed instead of injected. The tablets can be stored at room temperature and don’t need trained medical workers or equipment to administer. That could make the pill ideal for sending booster doses through the mail or using in hard-to-reach places where keeping vaccines cold is difficult. And people who are afraid of needles might like a tablet alternative.

Taking the vaccine orally also may produce more of an immune response in the mucous membranes that line the nose, mouth, throat and digestive tract than injected vaccines do, says Sean Tucker, Vaxart’s founder and chief scientific officer.

Other vaccines already in use, including the Johnson & Johnson, AstraZeneca, Sputnik V and CanSino vaccines, also contain engineered adenoviruses. But those vaccines have instructions for making just one coronavirus protein, the famous spike protein. Vaxart’s vaccine contains instructions for making the spike protein, and also for the nucleocapsid, or N protein. The N protein is important for replication and assembly of the coronavirus. It provides another target for antibodies that can shut the virus down.

A new COVID-19 vaccine in pill form (shown) might provide easy ways to get inoculations and boosters to people even in hard-to-reach places. Vaxart Inc.

Clinical trial status: Because the vaccine works in airways and the digestive tract, it is difficult to directly compare with injected vaccines, Tucker says. But the vaccine appears to generate antibodies against both the spike and N proteins and revs up T cells to combat the virus, according to preliminary results from a small Phase I trial to test safety and immune responses. Full results are expected soon.

Side effects were generally mild. Some who took a high dose experienced diarrhea and nausea. Those symptoms are not usually seen with injected vaccines. A lower dose of the tablet vaccine didn’t produce those symptoms.

The company will soon begin a Phase IIa study to determine the optimal dose of the vaccine, and Tucker says the team hopes to start an efficacy study later this year.

Combating variants: Even though the spike protein has undergone many changes, the N protein hasn’t altered much. The difference between the N proteins in the B.1.351 variant first described in South Africa and the original SARS-CoV-2 is just one amino acid. Hopefully that will mean antibodies and T cells against the N protein can neutralize variants as well as they do the original virus, Tucker says. Meanwhile, he says, “we are looking at new versions of the vaccines in research and will test preclinically [in animals or cells] to see if there are advantages to making new matched vaccines.”

Thoughts on being behind: The coronavirus may never go away entirely. If it behaves like coronaviruses that cause the common cold, people may get reinfected every two to five years. “I think our vaccine could be a great second-generation solution,” Tucker says. The pill vaccine might be an easy way to deliver boosters to people who have gotten other COVID-19 vaccines, he says.

Valneva

Wie es funktioniert: Valneva’s vaccine is an inactivated, or “killed,” version of SARS-CoV-2. The virus used in the vaccine was isolated from a patient in Italy. The vaccine virus is grown in monkey cells and then chemically inactivated and mixed with two adjuvants, substances that enhance the body’s immune response.

Although inactivated vaccines have been used for decades, “our vaccine is not any less modern than any of the others,” says Thomas Lingelbach, the Saint-Herblain, France-based company’s president and chief executive officer.

How it’s different: It uses two adjuvants, including one made by Dynavax and used in an FDA-approved hepatitis B vaccine. Several inactivated COVID-19 vaccines, including ones made by the Chinese companies Sinopharm and Sinovac and by Bharat Biotech in India, are in use around the world. But those vaccines don’t have the extra boosts from the dual adjuvants in Valneva’s vaccine.

Clinical trial status: Results from a Phase I/II study are expected in April.

Combating variants: Because the vaccine contains the whole virus (minus one protein), variants that have tweaks in their spike protein may not be as big a problem for Valneva’s vaccines as for other vaccines. There are a lot of other parts of the virus for the immune system to recognize. The company is also working on creating versions of the vaccine based on strains circulating in people.

See all our coverage of the coronavirus outbreak

Thoughts on being behind: “We’re not entirely unhappy to be a bit slower,” Lingelbach says. The company may be able to build on other vaccines’ successes and learn from their failures. By comparing immune responses from its vaccine with already established vaccines, the company may be able to get hints of its vaccine’s efficacy early on in its development rather than having to wait for a Phase III trial. Regulators eventually may allow head-to-head comparisons of efficacy — as is commonly done with new flu vaccines — rather than testing each vaccine against a placebo.

INOVIO

Wie es funktioniert: DNA instructions for building the coronavirus spike protein are zapped into the skin with a split-second pulse of electricity. From there, cells in the body produce the spike protein and cue the immune defenses.

How it’s different: No other vaccine has this delivery method. Electrical pulses that push the DNA into cells are made by a handheld device that resembles an electric toothbrush. Some people report that the zap is less painful than a needle stick.

The vaccine may produce fewer side effects than some already in use. “We haven’t seen fatigue and fever and other systemic effects,” says Joseph Kim, INOVIO’s chief executive officer. Kim speculates it may be because the vaccine contains only DNA and saline, or because different types of cells may take up the DNA than are affected by injected vaccines. Only five of 40 people tested in a Phase I study reported any side effects, and all of those were mild, researchers reported December 23 in EClinicalMedicine.

Additionally, the vaccine can be stored for a year at room temperature and for five years in a refrigerator.

Instead of needles, INOVIO will use its Cellectra device (shown) to zap its DNA vaccine into people’s arms with a split-second pulse of electricity. INOVIO

Clinical trial status: Results from the Phase I study indicate that people make antibodies against the coronavirus at higher levels, on average, than those given the Johnson & Johnson and Sinovac vaccines, which use adenoviruses to deliver DNA instructions for building the spike protein to human cells, Kim says. It’s unclear why. And while antibody levels were lower than those produced by the mRNA vaccines, the DNA vaccine does a good job of revving up T cells to fight the coronavirus.

INOVIO has started Phase II testing of its vaccine, with early results expected soon. A Phase III trial will start once the U.S. Food and Drug Administration clears a commercial version of the DNA delivery device to be used in the trial.

Combating variants: The company is testing whether antibodies made against the vaccine can still fight off the variants. In addition, INOVIO, headquartered in Plymouth Meeting, Pa., hopes to engineer a universal COVID vaccine that could fight off known and unknown versions of SARS-CoV-2.

Thoughts on being behind: The company isn’t worried about standing out against other vaccines, Kim says. “We have several advantages as a vaccine,” he says. “We are extremely motivated to get to our efficacy trial.… We’re working very eagerly and passionately to make sure that INO-4800 is one of the arsenals that global health will have to fight this infection around the world.

Trustworthy journalism comes at a price.

Scientists and journalists share a core belief in questioning, observing and verifying to reach the truth. Wissenschaftsnachrichten reports on crucial research and discovery across science disciplines. We need your financial support to make it happen – every contribution makes a difference.

Fragen oder Anmerkungen zu diesem Artikel? Senden Sie uns eine E-Mail an [email protected]

Editor's Note:

This story was updated March 31, 2021, to correct the description of how the Valneva vaccine was created and what makes it different from other vaccines. The virus used in the vaccine is doused with chemicals, not genetically engineered, to inactivate it, and its adjuvants differ.

Eine Version dieses Artikels erscheint in der Ausgabe vom 24. April 2021 von Wissenschaftsnachrichten.


Coronavirus: A map of Sars-CoV-2 activated proteins

Representation of the predicted SARS-CoV-2/Human interactome [26] (available for download at http://korkinlab.org/wuhanDataset), containing 200 unique interactions among 125 proteins (nodes). SARS-CoV-2 proteins are depicted as green circles, while human proteins are represented as squares. The color of human protein nodes reflects the integrated effect of MERS and SARS infections on the node network (see Supplementary Table S2) as a Normalized Enrichment Score (NES). Network visualization was performed via Cytoscape [49]. Credit: Courtesy of Journal of Clinical Medicine

What happens when the pathogen responsible for the Covid-19 pandemic, the coronavirus Sars-CoV-2, makes contact with a human bronchial cell? A group of researchers from the Universities of Bologna and Catanzaro (Italy) mapped the interactions between the virus proteins and those of humans, showing which proteins are being "activated" and "de-activated" by Sars-CoV-2.

"Gaining knowledge about the molecular effects of Sars-CoV-2 on human proteins is fundamental to devise effective drug therapies," says Federico M. Giorgi, principal investigator of the study and a researcher at the University of Bologna. "Inhibiting the interactions that we mapped may represent an effective strategy for a therapy able to contain the disruptive force of Sars-CoV-2 and other coronaviruses on human cells."

This study was published on the Journal of Clinical Medicine. The researchers were able to identify human cell defense mechanisms, when the virus enters the body, for example, as well as how Sars-CoV-2 spreads in the human body, e.g., via proteins favoring its replication.

An integrated approach

Beta-coronaviruses, a sub-family of coronaviruses, mainly cause respiratory and intestinal diseases. To date, we are aware of seven strains of beta-coronavirus that affect humans. Three of them are particularly dangerous: Sars-CoV, causing Sars, Mers-CoV, causing Mers, and the new Sars-CoV-2, causing Covid-19, the illness that has already infected over 1 million people around the globe.

We know that Sars-CoV-2 has a lot in common with its beta-coronavirus "cousins," and with Sars-CoV in particular. Nevertheless, a detailed description of how this virus attacks human cells is still missing. To shed some light on this issue, researchers compared the interactome (the set of interactions between proteins) deriving from the encounter between Sars-CoV-2 and a human cell with the available information on the behavior of Sars-CoV and Mers-CoV viruses.

"This integrated approach draws from our knowledge of other beta-coronaviruses and from what we have learned about this new coronavirus so far. Crucially, it allowed to identify the main factors behind the action of Sars-Cov-2," explains Giorgi. "As a result, we were able to create a map showing which proteins are activated, thus increasing their production, and which are deactivated, consequently decreasing their quantity, when the virus attacks a cell of the human breathing system."

This analysis revealed proteins that play a relevant role when the new coronavirus encounters a human cell. One of these proteins (MCL1) regulates the process of apoptosis (programmed cell death), an anti-viral defense mechanism, setting in motion a series of reactions that eventually cause cells to trigger their own death in order to stop the attack of the virus. Other proteins are instead limited in their scope once they come into contact with the coronavirus. The deactivation of protein EEF1A1, for example, hinders the replicating ability of the virus.

The downside, however, is that Sars-CoV-2 also exploits other mechanisms in order to spread throughout the body. Indeed, researchers came to three main conclusions. Firstly, they found out that the virus is able to hinder the activity of mitochondria (the organelles in charge of cell respiration) secondly, they discovered that some specific viral proteins (NSP7 and NSP13) are able to deactivate some cell defense mechanisms and thirdly, they observed the increase of some proteins that favur RNA metabolism, and as a consequence, the action and replication of the virus (whose genome is a single RNA strand).

Then the protein ACE2 interacts with the "spikes" of the coronavirus, allowing it to enter the cells. The analysis shows that the cells fight the virus attack, decreasing the presence of ACE2. Researchers also observed that a lower presence of this protein may damage lung tissues, thus favoring the spread of the virus anyway.

"This valuable information about the effects of the new coronavirus on the proteins of human cells may prove to be fundamental in redirecting the development of drug therapies, since common antiviral treatments seem to be unsuccessful," says Federico M. Giorgi. "Recent advances in pharmaceutical science allow for the quick development of new molecules, which may prove to be very effective to counteract the action of the virus proteins and to improve the response of human cells."

Finally, the researchers analyzed the presence of ACE2 to shed some light on the animal origin of the Sars-CoV-2 coronavirus, which was initially ascribed to bats and then also to pangolins. This study brought to the fore a closer similarity between ACE2 proteins of human cells and those of pangolins. This result supports the hypothesis that this small mammal might have been the first host of Sars-CoV-2, or at least an intermediate one between bats and humans.

The title of the study is "Master Regulator Analysis of the SARS-CoV-2/Human Interactome." The researchers are Federico M. Giorgi, Daniele Mercatelli and Carmine Ceraolo from the Department of Pharmacy and Biotechnology of the University of Bologna and Pietro H. Guzzi from the Magna Græcia University of Catanzaro.


Coronavirus Jumped From Bats To Humans With Little Genetic Change

London: The progenitor of the novel coronavirus underwent “very little change” to adapt to humans from bats, according to a new study which suggests that the ability of the virus to spread from one person to another likely evolved in the flying mammal prior to it jumping to its new human host.

Die Studie, veröffentlicht in der Zeitschrift PLOS Biologie, assessed hundreds of thousands of sequenced genomes of the SARS-CoV-2 virus and found that for the first 11 months of the COVID-19 pandemic, there has been very little ‘important genetic change’ observed in the coronavirus.

However, it noted that some changes such as the D614G mutation, and similar tweaks in the virus spike protein has affected its biology.

“This does not mean no changes have occurred, mutations of no evolutionary significance accumulate and ‘surf’ along the millions of transmission events, like they do in all viruses,” explained study first author Oscar MacLean from the University of Glasgow’s centre for virus research in Scotland.

But the scientists said it was “surprising” how transmissible SARS-CoV-2 has been from the outset.

“Usually viruses that jump to a new host species take some time to acquire adaptations to be as capable as SARS-CoV-2 at spreading, and most never make it past that stage, resulting in dead-end spillovers or localised outbreaks,” said Sergei Pond, another co-author of the study from Temple University in the US.

Analysing the mutations undergone by the novel coronavirus and related sarbecoviruses ‒ the group of viruses the COVID virus belongs to from bats and pangolins ‒ the scientists found evidence of fairly significant change, but all before the emergence of SARS-CoV-2 in humans.

Based on this observation, the researchers said SARS-CoV-2 came with a ready-made ability to infect humans and other mammals, with these properties likely evolving in bats prior to it jumping to humans.

“While an undiscovered ‘facilitating’ intermediate species cannot be discounted, collectively, our results support the progenitor of SARS-CoV-2 being capable of efficient human transmission as a consequence of its adaptive evolutionary history in bats, not humans, which created a relatively generalist virus,” the scientists wrote in the study.

Although the novel coronavirus is still cleared by the human immune response in the vast majority of infections, the scientists cautioned that it is now moving away faster from the January 2020 variant used in all of the current vaccines to raise protective immunity.

The current vaccines will continue to work against most of the circulating variants, but as more time passes, and the bigger the differential between vaccinated and not-vaccinated numbers of people, they said there will be more opportunity for the virus to escape vaccines.

“The first race was to develop a vaccine. The race now is to get the global population vaccinated as quickly as possible,” said David L Robertson, lead author of the study from the the University of Glasgow.


Vector vaccine

Vaccines that use this: Johnson & Johnson, AstraZeneca (not yet available in the U.S.)

Wie es funktioniert: Vector vaccines are made from a modified version of a live virus, says Dr. Lee. Those harmless viruses&mdashin this case, an adenovirus, which is a version of the common cold&mdashare sent into your body containing an instruction manual that tells your cells to make a spike protein a harmless piece of the SARS-CoV-2 virus (that&rsquos the one that causes Covid-19). Vector vaccines will not give you Covid-19. Your body starts to make antibodies to this so that if the real spike protein comes around on the Covid-19-causing coronavirus, the antibodies will attack it and ultimately help defend your body. If you&rsquove had an MMR (measles, mumps, and rubella) or chicken pox vaccine, these work in a similar manner.


Why the Study Claiming SARS-CoV-2’s RNA Is Fused Into Human DNA Is Flawed

In September 1957, Francis Crick proposed the ‘central dogma of molecular biology’. He suggested that information always flows in living beings from DNA – a stable, inheritable molecule – through a relatively unstable intermediate, the messenger RNA, and then onto proteins, which are the workhorses of all life functions. And everywhere scientists looked, they realised all organisms followed this dogma – until 1970.

In this year, Howard Temin and David Baltimore found something odd in one group of viruses.

Viruses, like other living beings, come in all shapes and sizes, and are classified into different families. However, viruses are not classified the same way as other life forms. This is because they can be both alive and not alive – a feature that demands that taxonomists also consider other attributes that make viruses different.

Another such feature is their genetic material.

Viruses are the only known life-forms that can use RNA as their genetic material. There are different kinds of RNA-containing viruses. To propagate itself, each virus makes a copy of the information in its genetic material to pass onto its ‘daughter’ viruses. Some viruses contain the machinery to make copies of their RNA, and they don’t have a DNA component in their life cycle whatsoever. The influenza, hepatitis C and SARS-CoV-2 viruses are in this category. These viruses also deviate from the central dogma only slightly: there is no DNA, but the information flows only from the RNA to proteins.

But what Temin and Baltimore discovered in 1970 was a proper exception to the central dogma. They found viruses that could make a DNA copy with their RNA using an enzyme called reverse transcriptase, in a process called reverse transcription. A virus then mixes this DNA with the DNA of its host, thus becoming part of the host forever. Such viruses – called retroviruses – violate the central dogma because information first flows from RNA to DNA, and then from the DNA to the RNA to proteins.

Viruses like HIV and Rous sarcoma belong to this family.

In all, there are seven families, or groups, of viruses, and each group specifies special adaptations, refined over years of evolution, often through several hosts. It’s also unusual – maybe even impossible – to have members of one class of viruses show fundamental properties associated with another.

This is why a preprint paper uploaded to the bioRxiv preprint server on December 13 caught the scientific community by surprise. The paper claimed, outlandishly, that parts of the SARS-CoV-2 viral RNA could be reverse transcribed into DNA and integrated into the human genome.

According to the paper’s authors, they were attempting to explain why some COVID-19 patients showed signs of the virus in RT-PCR tests even weeks after recovering from the disease. Their explanation is based on a group of genetic entities called long interspersed nuclear elements (LINE). The human genome has multiple LINEs – effectively, parts of our DNA responsible for reverse-transcribing human RNA into DNA, and integrating it into the human DNA at a different part. The paper claims these LINEs do the same thing with parts of the novel coronavirus’s RNA as well.

This process differs from what retroviruses like HIV do routinely: they use their own proteins to convert and mix the DNA.

The authors’ claims are based largely on one primary observation and one experiment. The observation banks on a powerful tool called RNA-seq, which provides the sequences of all the RNA molecules produced by a cell. So a RNA-seq’s output is a sort of measure of all the genes that are active in the target cell. The authors reported that in cells infected with SARS-CoV-2, there were some viral RNA sequences interspersed between RNA sequences of human genes.

This data may seem convincing at first glance, but the devil is in the details. The authors appear to have overlooked the fact that in the process of preparing a sample for RNA-seq, the scientist must herself artificially reverse transcribe RNA into DNA – because only DNA can be sequenced (for further study). So the chimeric viral and human RNA could just be an artefact of the RNA-seq process, since reverse transcriptases are known to mix and match target sequences.

To prove their claims in an experimental setup, the authors genetically altered cells to make proteins that can perform reverse transcription. Then they infected these cells with the SARS-CoV-2 virus, and reported that the SARS-CoV-2 viral RNA is converted into DNA.

They performed the experiment by forcing cells to make unnatural quantities of two proteins: LINEs and HIV reverse transcriptase (RT). The problem with the former is that LINEs are rarely produced naturally in the same quantities as those in the experiment, raising doubts about whether the results reflect what is realistically possible. And the problem with the latter is that there is no chance HIV RT is naturally present in a cell infected with SARS-CoV-2 because the two viruses do not infect the same cell types. So the experimental evidence has some big loopholes that don’t in any way justify what the authors claim.

Instead, the authors could have provided data from an older technique: the Southern blot. In 1973, the English molecular biologist Edwin Southern reported a very simple way to check if a particular fragment of DNA is present in a given sample. A DNA molecule has two strands (the ‘double helix’), and the string of nucleobases on one strand can only pair to a specific string of nucleobases on the other. So Southern figured that by studying one strand, researchers could know what the other strand looked like.

The way to do this – for example – is to synthesise one strand of the SARS-CoV-2 DNA and mix it with copies of human DNA, and check for signs of binding.

The preprint paper’s lack of convincing evidence has opened it up to criticism from scientists for its erroneous assertions and unproven claims. At the same time, David Baltimore, who won a Nobel Prize for helping discover the reverse transcriptase enzyme, told the prominent Wissenschaft magazine the study was “impressive”, and other news outlets have amplified his comments.

Such words have elevated the study’s profile in a way it didn’t deserve to be in the middle of a pandemic scarred by misinformation and pseudoscience. The manuscript’s bioRxiv page itself includes numerous demands from researchers around the world (as comments) to take it down.

To be clear, what the preprint’s authors have claimed is still within the realm of possibility, but their experiments and interpretations aren’t convincing. The claim is extraordinary: the first report of reverse transcription by a non-retrovirus. It would mean there’s a chance that your body keeps a record of all RNA viruses that ever infected it, and open up a whole new angle to immune memory. But extraordinary claims require extraordinary evidence – which the preprint paper doesn’t have. So for now, we wait for proof.

Arun Panchapakesan is a molecular biologist working in the HIV-AIDS laboratory at the Jawaharlal Nehru Centre for Advanced Scientific Research, Bengaluru.


Schau das Video: COVID-19 vaccine: Australia recognises Bharat Biotechs Covaxin for travel purposes (Kann 2022).