Paul-Ehrlich-Institut

SARS-CoV-2-Immunogenität am Scheideweg

09 / 2020

Die aktuelle Coronavirus-2-Pandemie stellt eine globale Gesundheitsgefahr dar. Forscherinnen des Paul-Ehrlich-Instituts, Bundesinstitut für Impfstoffe und biomedizinische Arzneimittel (PEI), haben in einer aktuellen Publikation die jüngsten Erkenntnisse zu Funktion, Struktur und Immunogenität des Spike-Proteins (Oberflächenprotein des Virus) sowie auftretende Mutationen und die Bedeutung für die Entwicklung von Impfstoffen und Therapeutika zusammengefasst (Allergy, Online-Ausgabe vom 13. Mai 2020).

SPIKE SARS-CoV-2 (Quelle: Jason McLellan / University of Texas, Austin)

Das neuartige Coronavirus SARS-CoV-2 kann bei schweren Krankheitsverläufen durch Fehlsteuerung des Immunsystems u.a. eine Lungenentzündung verursachen, die bis zum Lungenversagen und Tod führen kann. Intensiv wird das Virus untersucht und nach spezifischen Eigenschaften gesucht, die zum einen die Ansteckungsfähigkeit und den sehr unterschiedlichen klinischen Verlauf der COVID-19-Erkrankung erklären und zum anderen Angriffspunkte für die Entwicklung von Impfstoffen und Therapien bieten. Dabei wird u.a. auch nach spezifischen Unterschieden beispielsweise zu dem eng verwandten SARS-Coronavirus (SARS-CoV-1) gesucht, das zu dem pandemischen Ausbruch in 2002/2003 geführt hatte.

Wie auch bei anderen Coronaviren erfordert deren Zelleintritt die konzertierte Aktion von Rezeptorbindung und proteolytischen Prozessierung des trimeren Oberflächen-Spike-Glykoproteins (S), das als zentrales Antigen für die Entwicklung von Impfstoffen identifiziert wurde.

Zu den identifizierten Unterschieden zwischen SARS-CoV-2 und SARS-CoV-1 gehört beispielsweise eine unterschiedliche proteolytische Spaltungsstelle am Übergang von der Spikeprotein-Untereinheiten S1 zu S2 (monobasische Spaltungsstelle bei SARS-CoV-1 gegenüber polybasischer Furinspaltungsstelle bei SARS-CoV-2). Dies könnte dazu führen, dass überall in den Geweben vorhandene Furinproteasen dazu beitragen könnten, dass das SARS-CoV-2 in ganz unterschiedliche Gewebe eindringen und sich dadurch besser verbreiten kann als SARS-CoV-1, was auch für den klinischen Verlauf bei Infektion bedeutsam sein könnte.

Vor allem für die Impfstoffentwicklung ist es wichtig, die Struktur des S-Proteins des neuen SARS-CoV-2 zu verstehen. Interessant sind dabei bestimmte Epitope, d.h. Molekülabschnitte, gegen die im Zuge einer Immunantwort Antikörper oder T-Zellen gebildet werden. Vorhersagen zeigen, dass es bestimmte Epitope gibt, die zwischen SARS-CoV-1 und SARS-CoV-2 hoch konserviert sind. Das könnte bedeuten, dass Impfungen, die auf solche Epitope abzielen, kreuz-protektiv wirken könnten, d.h. Schutz gegenüber verschiedenen Coronaviren und neu auftretenden Virusmutationen vermitteln könnten.

Welche Ansätze werden therapeutisch verfolgt bzw. gelten als erfolgversprechend? Die Mehrzahl aller Impfstrategien, die schon in klinischen Studien geprüft werden, zielen auf das S-Protein als ideales Kandidatenprotein (Antigen) für das Erreichen eines Impfschutzes ab. Als therapeutische Option zur Behandlung der Erkrankung COVID-19 werden zum jetzigen Zeitpunkt u.a. Antikörper erprobt, die die Weitergabe von Viren im menschlichen Körper von Zelle zu Zelle verhindern, so genannte neutralisierende Antikörper. Diese sind in Rekonvaleszentenplasmen enthalten, es können jedoch auch neutralisierende monoklonale Antikörper oder Antikörper-Cocktails sein. Ebenso erprobt werden immunmodulatorische monoklonale Antikörper, die den beobachteten Zytokinsturm lindern, die übermäßigen Entzündungsreaktionen reduzieren und so der Lungenschädigung entgegenwirken sollen.

Originalpublikation

Karamloo F, König R (2020): SARS-CoV-2 immunogenicity at the crossroads.
Allergy May 13 [Epub ahead of print].
Online-Abstract

Aktualisiert: 14.05.2020