Screening von Impfstoffvorläufern

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Problem – Pandemien und sich schnell verändernde Virusstämme

Pandemien, also die rasche Übertragung von Infektionskrankheiten auf eine große Zahl von Menschen, sind eine wachsende Bedrohung für die moderne Menschheit. Durch Globalisierung und immer schnelleren Personen- bzw. Warenverkehr können bisher unbekannte oder mutierte Virusstämme schnell über den Globus verbreitet werden. Schon vor der Zeit der Globalisierung forderte die Spanische Grippe während ihres Ausbruchs vor 100 Jahren etwa 50 Millionen Menschenleben. Obwohl die neueren Grippepandemien von 1957, 1968, 1977 und 2009 milder ausfielen, zeigen sie doch das große pandemische Potenzial der Viren. Allein die saisonale Grippe führt weltweit zu 290.000 bis 650.000 Todesfällen – jedes Jahr. Andere Viren, wie Ebola, Zika oder das neuartige Coronavirus haben ebenfalls das Potenzial, weltweit verheerende Pandemien auslösen zu können.

Impfungen sind die beste Prävention gegen Epidemien und Pandemien. Die derzeitigen Grippeimpfstoffe sind jedoch nur vergleichsweise kurz wirksam: Das Virus verändert seine Oberfläche häufig und so schnell, dass die derzeitigen Methoden der Impfstoffentwicklung einfach zu langsam sind. Wenn die Impfstoffe zur Verteilung bereit sind – etwa 6 Monate nach der Identifizierung des neuen Stammes – können sich die Viren bereits deutlich verändert haben.

Die Lösung – Impfstoffe schon in 2 Tagen

BioCopy, ein Start-up der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg, will in diesen Schritt eingreifen und die Impfstoffentwicklung revolutionieren. Molekulare Veränderungen neuer oder mutierter Erreger können mit unserer Kopiertechnik  innerhalb von 2 Tagen identifiziert werden. Mit diesem Impfstoffvorläufer kann dann zeitnah ein angepasster, optimaler Impfstoff bereitgestellt werden. Dies garantiert einen wirksamen und vor allem schnellen Schutz gegen bevorstehende Pandemien und sich schnell verändernde Virusstämme.

Die BioCopy-Technologie ist einzigartig und wird weltweit durch 12 Patente geschützt. Die Basis der Innovation ist ein Biomolekül-Kopierer, der vom Grundgedanken her dem Prinzip des Fotokopierens ähnelt – nur dass die Pixel aus DNA oder Protein bestehen.

Im Falle der Impfstoffentwicklung wird die genetische Information eines Erregers z.B. des Influenza-Virus auf einen speziellen Kavitätenchip übertragen. Dieser Kavitätenchip trägt auf seiner Oberfläche tausende von kleinen isolierten Hohlräume, in denen Fragmente der genetischen Information des Erregers verteilt sind. Jeden Hohlraum kann man sich nun als ein DNA-Pixel vorstellen. Durch Zugabe von biochemischen Kopiermischungen wird von jedem DNA-Pixel eine Kopie in Form eines Protein-Pixels erzeugt. Jedes Pixel dieser Proteinkopie enthält ein anderes Protein des Erregers. Ausgangspunkt für das Auffinden eines neuen Impfstoff-Vorläufers gegen den Erreger ist immer das Blut eines Menschen, der die Krankheit überlebt hat. Dieses Blut enthält Antikörper, die vor der Krankheit schützen indem sie wichtige Proteine des Erregers binden und diesen so für das Immunsystem markieren. Sie binden also nur an die Protein-Pixel, die für die Immunisierung potentiell wichtig sind. Alle Protein-Pixel, die durch errgegerspezifische Antikörper aus dem Blut gebunden wurden stellen den ersten synthetischen Impfstoffvorläufer dar. Ihre genetische Information wird daraufhin isoliert. Mit der genetischen Information lässt sich nun ein Impfstoff biosynthetisch schnell und im großen Maßstab produzieren; zellbasiert oder rekombinant. Geimpfte Personen bilden nun selbst Antikörper gegen die harmlosen Proteine des Impfstoffes und sind so vor dem eigentlichen Erreger geschützt. Daher ist unser Verfahren generell für jeden Erreger einsetzbar.