Die intravenöse Gabe eines TB-Impfstoffs erhöht die Wirksamkeit
Experimente an Rhesusaffen zeigen, dass eine Änderung der Verabreichungsart eines vorhandenen Impfstoffs zu „erstaunlichen“ Ergebnissen im Kampf gegen Tuberkulose (TB) führt.
Weltweit ist TB eine der zehn häufigsten Todesursachen und die häufigste Todesursache durch Infektionen. Sie liegt höher als HIV und AIDS.
Laut der Weltgesundheitsorganisation (WHO) erkrankten 2018 weltweit etwa 10 Millionen Menschen an Tuberkulose.
Obwohl die meisten dieser Fälle in Südostasien und Afrika auftreten, ist medikamentenresistente Tuberkulose weltweit eine „Bedrohung für die öffentliche Gesundheit“.
Derzeit ist nur ein Impfstoff verfügbar, der als Bacillus Calmette-Guérin (BCG) bezeichnet wird. Angehörige von Gesundheitsberufen verabreichen den Impfstoff intradermal; das heißt, sie injizieren es direkt unter die Haut.
Bei dieser Art der Verabreichung variiert die Wirksamkeit des Impfstoffs jedoch von Person zu Person erheblich. Neue Forschungsergebnisse legen jedoch nahe, dass die intravenöse Verabreichung des Impfstoffs seine Effizienz drastisch verbessern könnte.
JoAnne Flynn, Ph.D., Professorin für Mikrobiologie und Molekulargenetik am Zentrum für Impfstoffforschung der Universität Pittsburgh in Pennsylvania, leitete die neue Forschung zusammen mit Dr. Robert Seder vom Nationalen Institut für Allergie und Infektionskrankheiten (NIAID) ) in Bethesda, MD.
Flynn und ihre Kollegen veröffentlichten ihre Ergebnisse in der Zeitschrift Natur.
Die Bedeutung von T-Zellen für die TB-Immunität
Wie die Autoren in ihrer Arbeit erklären, erfordert die Verhinderung und Kontrolle einer TB-Infektion eine T-Zell-Immunität. T-Zellen sind weiße Immunzellen, auch Lymphozyten genannt.
Eine der größten Herausforderungen bei der Schaffung eines wirksamen Impfstoffs besteht darin, eine T-Zell-Reaktion in der Lunge auszulösen und aufrechtzuerhalten, um die Infektion zu kontrollieren und gleichzeitig Gedächtniszellen auszulösen, die das Lungengewebe auffüllen können.
Bei direkter Injektion in die Haut produziert der BCG-Impfstoff nicht viele residente Gedächtnis-T-Zellen in der Lunge, erklären die Autoren.
Einige frühere Studien an nichtmenschlichen Primaten haben jedoch gezeigt, dass die intravenöse Injektion von Impfstoffen deren Wirksamkeit erhöht.
Die Forscher stellten daher die Hypothese auf, dass „eine ausreichend hohe Dosis“ von intravenösem BCG den Trick tun würde.
Sie machten sich daran, ihre Hypothese zu testen und herauszufinden, wie eine ausreichende Anzahl von T-Zellen hervorgerufen werden kann, die vor einer TB-Infektion bei Rhesusaffen schützen können, die für die Infektion anfällig sind.
„100.000-fache Reduzierung der Bakterienbelastung“
Die Forscher teilten die Affen in sechs Gruppen ein: Affen, die keinen Impfstoff erhielten, Affen, die eine Standardinjektion beim Menschen erhielten, Affen, die eine stärkere Dosis erhielten, aber auf demselben Standardinjektionsweg, Affen, die den Impfstoff in Form eines Nebels inhalierten , Affen, die eine Injektion plus Nebel erhielten, und Affen, die eine stärkere Dosis BCG erhielten, jedoch in einem einzigen intravenösen Schuss.
Nach 6 Monaten setzten die Wissenschaftler die Affen TB aus. Infolgedessen entwickelte die Mehrheit der Affen eine Lungenentzündung.
Das Team untersuchte die Anzeichen einer Infektion und den Krankheitsverlauf bei den verschiedenen Makakengruppen.
Von allen Gruppen hatten diejenigen, die den Impfstoff intravenös erhielten, den größten Schutz gegen TB-Bakterien. Es gab fast keine TB-Bakterien in der Lunge dieser Affen, während die Affen, die den Impfstoff auf übliche Weise erhalten hatten, fast so viele Bakterien hatten wie diejenigen, die überhaupt nicht geimpft wurden.
"Die Effekte sind erstaunlich", sagt Flynn. „Als wir die Lungen von Tieren, denen der Impfstoff intravenös verabreicht wurde, mit der Standardroute verglichen, stellten wir eine 100.000-fache Verringerung der Bakterienbelastung fest. Neun von zehn Tieren zeigten keine Entzündung in der Lunge. “
"Der Grund, warum der intravenöse Weg so effektiv ist […], ist, dass der Impfstoff schnell durch den Blutkreislauf zur Lunge, zu den Lymphknoten und zur Milz gelangt und die T-Zellen vorbereitet, bevor er abgetötet wird."
JoAnne Flynn
Ein Paradigmenwechsel für TB-Impfstoffe
Flynn und sein Team stellten fest, dass die T-Zell-Reaktion in der Lunge der Affen, die eine intravenöse Injektion erhalten hatten, weitaus aktiver war als in den anderen Gruppen. Sie stellten auch fest, dass T-Zellen bei diesen Affen zahlreicher waren, insbesondere in ihren Lungenparenchymlappen.
Die intravenöse Verabreichung "induzierte wesentlich mehr CD4- und CD8-T-Zellantworten in Blut, Milz, bronchoalveolarer Lavage und Lungenlymphknoten", schreiben die Autoren.
Bevor sie zum Menschen übergehen, müssen die Wissenschaftler weitere Tests durchführen, um die Sicherheit und Praktikabilität dieses Impfstoffs zu bewerten.
"Wir sind weit davon entfernt, das Übersetzungspotential dieser Arbeit zu realisieren", sagt Flynn. "Aber irgendwann hoffen wir, an Menschen testen zu können."
Bis dahin markiert die Studie einen „Paradigmenwechsel“ bei der Entwicklung von TB-Impfstoffen, um „Latenz, aktive Krankheiten und Übertragung zu verhindern“, schließen die Autoren in ihrer Arbeit.
