Biotechnologie 2
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Rek. Proteinproduktion

Welche Strategien zur rekombinanten Vakzinherstellung kennen sie? Erklären sie die Strategie kurz.

Attentuierte Impfstoffe
  • Sind abgeschwächt, nicht mehr pathogen aber immunogen
  • Viren:
    • Rubella (Masern), Mumps, Gelbfieber, Kinderlähmung.
      • Herstellung: Zellkulturen mit attenuierten Viren infiziert, die durch Hitze oder Formaldehydbehandlung weiter inaktiviert werden.
  • Bakterien:
    • Vibrio cholerae:
      • Choleratoxin UE wurde deletiert, es erfolgt daher keine Aktivierung der Adenylatcyclase mehr (Dehydratisierung), keine Erkrankung.
    • Salmonella spp.:
      • Attenuierung durch allg. Schwächung des Stoffwechsels: Deletion der aro und pur Gene. Reduktion der Virulenz 106 fach.
Toxoide
  • Totimpfstoff, enthalten Toxoide = entgiftete Toxine.
  • Bsp.: Diphtherie und Tetanus Impfstoff.
  • Exotoxine werden mit Formaldehyd Lösung behandelt und dadurch inaktiviert (Alternative wäre das Proteinengineering).

Vektor Vakzine
  • Einbau der Antigene in Virushüllen, Verwendung von harmlosen Viren als Fähren für veränderte Viren DNA.
  • Beispiel Vaccinia Virus (Kuhpocken Virus)
  • breite Wirtsspezifität aber harmlos für Mensch. Wurde lange als nicht sicher genug eingestuft.
  • Keine Genomintegration (bis jetzt nachgewiesen)
  • Aber nun 4 COVID-19 und 2 Ebola Vakzine zugelassen.
    • Adenovirus von Schimpansen/Mensch verwendet für Oxford AstraZeneca, Sputnik V, Johnson & Johnson, Convidecia

 Subunit/Untereinheiten Vakzine
  • Hepatitis B Virus: Erstes rekomb. hergestelltes UE-Vakzin besteht aus Oberflächenprotein/antigen HBsAg (HBV surface antigen)
    • Produziert in E. coli, S. cerevisiae, Säugerzellen.
  • Weiteres Beispiel:
    • Vakzin gegen Influenza Virus: Hemagglutinin und Neuraminidase UE Vakzin
 
Konjugat Impfstoffe
  • Antigen wird mit einem Träger-Molekül gekoppelt.
  • Schwaches Antigen (Kapsel -Polysaccharid v. H. influenzae) gekoppelt mit starken Antigen (Protein z.B. Tetanus Toxoid, Diphterie etc).
  • Beispiel: Haemophilus influenzae Typ b Vakzin (Hib Vakzin) gegen H. influenzae Typ b Infektion (Meningitis, Pneumonia, and Epiglottitis).
 
RNA/mRNA Vakzine
  • Nukleosid-modifizierte mRNA aus synthetischer Herstellung in Lipid-Nanopartikel verpackt.
  • 2020: Pfizer–BioNTech COVID-19 Vakzin (BNT162b2) und Moderna (mRNA-1273).
  • Aufbau Pfizer Vakzin:
    • Uridine durch 1-Methyl-3‘-Pseudouridylyl ersetzt.
    • Kodiert für eine codonoptimierte, stabilisierte Prä-Fusion-Konformationsvariante des Spike-Glykoproteins, mRNA aus 4284 Nuc.
    • 5’ cap; 5’ UTR des humanen α-Globins
    • Signalpeptid
    • Codon-optimiertes Spike Protein von SARS-CoV-2 (103–3879)
    • recomb. 3’ UTR (3880–4174) für verbessserte Proteinexpression und mRNA Stabilität
    • poly(A) Tail (30 A)
    • 10-Nuc Linkersequenz und 70 weitere Adenosine (4175–4284).
  • 2 Prolinsubstitutionen führen dazu dass das Spikeprotein eine Prefusionsstabilisierte Konformation einnimmt und die Membranfusionsfähigkeit reduziert.
Transgene Pflanzen
  • Essbare Vakzine, v.a. für dritte Welt diskutiert, können in Samen exprimiert werden (Lagerung, Haltbarkeit).

Produktion in Milch
  • Aufnahme über Nahrung

DNA Vakzine
  • Direkte Injektion von DNA löst Immunantwort aus.
  • Bsp Plasmodium falciparum DNA die für Oberflächenstrukturen kodiert wird in Milz von Mäusen injiziert, löst Immunantwort aus.
  • Mycobacterium tuberculosis: T-Zellen Antwort in Mäusen

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