Die aufkommende Rolle von DNA-Impfstoffen

Wie DNA-Impfstoffe funktionieren

Die Immunisierung des Wirts mit einem Stück viraler DNA anstelle eines antigenen Proteinfragments des Virus trägt dazu bei, die Bildung einer zellvermittelten Immunität zu stimulieren (Abb. 2). DNA-Impfstoffe enthalten die Nukleotide, die für einen antigenen Teil des Virus kodieren, z. B. die virale Kernregion oder die Hüllregion. Die DNA wird in die Wirtszelle aufgenommen, übersetzt und das Proteinprodukt exprimiert. Das Virusprotein wird intrazellulär gebildet und über den endogenen MHC-Klasse-I-Weg verarbeitet.

DNA-Impfstoffe. DNA-Impfstoffe begünstigen eine zellvermittelte Immunantwort. DNA-Plasmidvektor-Impfstoffe tragen die genetische Information, die für ein Antigen kodiert, so dass das Antigen in einer Wirtszelle produziert werden kann, was zu einer zellvermittelten Immunantwort über den MHC-I-Weg führt. Der Plasmid-DNA-Impfstoff (siehe oben) trägt den genetischen Code für ein Stück Pathogen- oder Tumorantigen. Der Plasmidvektor wird in die Zellen aufgenommen und im Zellkern transkribiert (1). Die einzelsträngige mRNA (2) wird im Zytoplasma in Protein übersetzt. Das vom DNA-Impfstoff abgeleitete Protein-Antigen (3) wird dann von Proteosomen zu intrazellulären Peptiden abgebaut (4). Das vom Impfstoff abgeleitete Peptid bindet an MHC-Klasse-I-Moleküle (5). Peptidantigen/MHC I-Komplexe werden auf der Zelloberfläche präsentiert (6), binden zytotoxische CD 8+ Lymphozyten und lösen eine zellvermittelte Immunantwort aus. Da DNA-Impfstoffe eine zellvermittelte Immunität erzeugen, besteht die Hoffnung, dass sie auch gegen einige schwierige Viren wirksam sind, bei denen Standardimpfstoffe versagt haben.

Der Plasmid-DNA-Impfstoff trägt den genetischen Code für ein Segment des Pathogens oder Tumorantigens. Der Plasmidvektor wird in die Zellen aufgenommen und im Zellkern transkribiert. Die einzelsträngige mRNA wird im Zytoplasma in Protein übersetzt. Das aus dem DNA-Impfstoff gewonnene Protein-Antigen wird dann von Proteosomen zu intrazellulären Peptiden abgebaut. Das aus dem Impfstoff stammende Peptid bindet an MHC-Klasse-I-Moleküle. Die Komplexe aus Peptidantigen und MHC I werden auf der Zelloberfläche präsentiert, wo sie zytotoxische CD 8+ Lymphozyten binden und eine zellvermittelte Immunantwort auslösen. Da DNA-Impfstoffe eine zellvermittelte Immunität erzeugen, besteht die Hoffnung, dass sie gegen einige schwierige Viren wirksam sind – selbst wenn Standardimpfstoffe versagt haben.

DNA-Impfstoffe haben möglicherweise erhebliche Vorteile gegenüber Standardimpfstoffen. Sie können antigene Epitope exprimieren, die den nativen Virusepitopen ähnlicher sind und daher wirksamer sein könnten. Bei abgeschwächten Lebendimpfstoffen und abgetöteten Impfstoffen kann der Herstellungsprozess die Sekundär- und Tertiärstruktur der Proteine und damit die Antigenität des Impfstoffs verändern; bei nackten DNA-Impfstoffen stellt die Wirtszelle das virale Epitop her. DNA-Impfstoffe wären sicherer als Lebendvirus-Impfstoffe, insbesondere bei Patienten mit geschwächtem Immunsystem, wie z. B. HIV-Infizierten.DNA-Impfstoffe können so konstruiert werden, dass sie Gene gegen mehrere verschiedene Krankheitserreger enthalten, wodurch die Zahl der für eine vollständige Immunisierung von Kindern erforderlichen Impfungen verringert wird. Die Konstruktion und Herstellung von DNA-Impfstoffen wäre einfach. Schließlich könnten DNA-Impfstoffe vielversprechend für die Behandlung von Menschen sein, die bereits mit chronischen Virusinfektionen (z. B. HCV, HIV oder HSV) infiziert sind.