Transmissionselektronenmikroskopische Aufnahme von SARS-CoV-2-Viruspartikeln. (NIAID) Wenn die Omicron-Variante des Coronavirus sich stark genug von der ursprünglichen Variante unterscheidet, ist es möglich, dass bestehende Impfstoffe nicht mehr so wirksam sind wie bisher. Wenn ja, müssen die Unternehmen ihre Impfstoffe wahrscheinlich aktualisieren, um Omicron besser bekämpfen zu können.
Deborah Fuller ist eine Mikrobiologe, der mRNA- und DNA-Impfstoffe untersucht hat seit über zwei Jahrzehnten. Hier erklärt sie, warum Impfstoffe möglicherweise aktualisiert werden müssen und wie dieser Prozess aussehen würde.
1. Warum müssen Impfstoffe möglicherweise aktualisiert werden?
Grundsätzlich geht es um die Frage, ob a Virus hat sich so weit verändert, dass Antikörper Durch den ursprünglichen Impfstoff entstandene Viren sind nicht mehr in der Lage, die neue mutierte Variante zu erkennen und abzuwehren.
Coronaviren nutzen Spike-Proteine, um sich daran anzuheften ACE-2-Rezeptoren auf der Oberfläche menschlicher Zellen und infizieren diese . Alles mRNA COVID 19 Impfstoffe funktionieren, indem sie Anweisungen in Form von mRNA geben, die die Zellen dorthin lenken Machen Sie eine harmlose Version des Spikes Eiweiß.
Dieses Spike-Protein veranlasst dann den menschlichen Körper, Antikörper zu produzieren. Wenn eine Person dann jemals dem Coronavirus ausgesetzt wird, binden diese Antikörper an das Spike-Protein des Coronavirus und beeinträchtigen so dessen Fähigkeit, die Zellen dieser Person zu infizieren.
Die Omicron-Variante enthält eine neue Muster von Mutationen seines Spike-Proteins . Diese Veränderungen könnten die Fähigkeit einiger – aber wahrscheinlich nicht aller – der durch die aktuellen Impfstoffe induzierten Antikörper beeinträchtigen binden an das Spike-Protein . In diesem Fall könnten die Impfstoffe weniger wirksam sein, um zu verhindern, dass sich Menschen mit der Omicron-Variante infizieren und diese übertragen.
2. Wie würde sich ein neuer Impfstoff unterscheiden?
Bestehende mRNA-Impfstoffe, wie die von Moderna oder Pfizer, kodieren für a Spike-Protein aus dem ursprünglichen Coronavirus-Stamm . In einem neuen oder aktualisierten Impfstoff würden die mRNA-Anweisungen für das Omicron-Spike-Protein kodieren.
Durch den Austausch des genetischen Codes des ursprünglichen Spike-Proteins gegen den dieser neuen Variante würde ein neuer Impfstoff Antikörper induzieren, die das Omicron-Virus effektiver binden und es daran hindern, Zellen zu infizieren.
Personen, die bereits geimpft sind oder zuvor COVID-19 ausgesetzt waren, würden wahrscheinlich nur eine einzige Auffrischungsdosis eines neuen Impfstoffs benötigen, um nicht nur vor dem neuen Stamm, sondern auch geschützt zu sein auch andere Stämme, die möglicherweise noch im Umlauf sind .
Wenn sich Omicron als dominanter Stamm gegenüber Delta herausstellt, müssten diejenigen, die nicht geimpft sind, nur 2-3 Dosen des aktualisierten Impfstoffs erhalten. Wenn sowohl Delta als auch Omicron im Umlauf wären, würden die Menschen wahrscheinlich eine Kombination aus dem aktuellen und dem aktualisierten Impfstoff erhalten.
Durch die Änderung der mRNA-Sequenz wird das Antikörperprotein so verändert, dass es besser zu den neuen Varianten passt. (Alkov/iStock über Getty Images)
3. Wie aktualisieren Wissenschaftler einen Impfstoff?
Um einen aktualisierten mRNA-Impfstoff herzustellen, benötigen Sie zwei Zutaten: die genetische Sequenz des Spike-Proteins einer neuen besorgniserregenden Variante und eine DNA-Vorlage, die zum Aufbau der mRNA verwendet wird.
In den meisten Organismen liefert die DNA die Anweisungen zur Herstellung von mRNA. Da haben Forscher bereits veröffentlichte den genetischen Code für das Omicron-Spike-Protein Jetzt muss nur noch eine DNA-Vorlage für das Spike-Protein erstellt werden, das zur Herstellung des mRNA-Teils neuer Impfstoffe verwendet werden soll.
Dazu mischen Forscher DNA-Vorlagen mit synthetischen Enzymen und vier molekularen Bausteinen, aus denen mRNA entsteht – kurz G, A, U und C. Anschließend erstellen die Enzyme eine mRNA-Kopie der DNA-Vorlage, ein Vorgang, der Transkription genannt wird.
Mit diesem Verfahren dauert die Herstellung einer Charge der mRNA für Impfstoffe nur wenige Minuten. Anschließend platzieren die Forscher die mRNA-Transkripte darin Fetthaltige Nanopartikel, die die Anleitung schützen bis sie sicher in die Zellen Ihres Arms gelangen.
4. Wie lange dauert es, bis ein neuer Impfstoff fertig sein könnte?
Die Erstellung der DNA-Vorlage, die für die Herstellung eines neuen mRNA-Impfstoffs erforderlich ist, dauert nur drei Tage. Dann würde es etwa eine Woche dauern, um ausreichende Dosen des mRNA-Impfstoffs für Tests im Labor herzustellen, und weitere sechs Wochen, um die präklinischen Tests an menschlichen Zellen in Reagenzgläsern durchzuführen, um sicherzustellen, dass ein neuer Impfstoff so wirkt, wie er sollte.
Also innerhalb von 52 Tagen , könnten Wissenschaftler über einen aktualisierten mRNA-Impfstoff verfügen, der in den Herstellungsprozess integriert werden kann und mit der Produktion von Dosen für einen Menschen beginnen kann klinische Studie . Dieser Versuch würde wahrscheinlich noch mindestens ein paar Wochen dauern, also insgesamt etwa 100 Tage, um einen neuen Impfstoff zu aktualisieren und zu testen.
Während dieser Versuch läuft, könnten die Hersteller damit beginnen, ihren aktuellen Prozess auf die Herstellung eines neuen Impfstoffs umzustellen. Im Idealfall könnte ein Unternehmen sofort mit der Einführung von Dosen eines neuen Impfstoffs beginnen, sobald die klinische Studie abgeschlossen ist – und wenn der Impfstoff zugelassen oder genehmigt wird.
5. Benötigt ein aktualisierter Impfstoff eine vollständige Impfung? klinische Versuche ?
Derzeit ist nicht klar, wie viele klinische Daten erforderlich wären, um die FDA-Zulassung oder Zulassung für einen aktualisierten COVID-19-Impfstoff zu erhalten. Bei einem neuen Impfstoff wären jedoch alle Inhaltsstoffe gleich.
Der einzige Unterschied wären ein paar Zeilen genetischen Codes, die die Form des Spike-Proteins geringfügig verändern würden. Aus Sicherheitsgründen ist ein aktualisierter Impfstoff im Wesentlichen identisch mit den bereits getesteten Impfstoffen. Aufgrund dieser Ähnlichkeiten müssen die klinischen Tests möglicherweise nicht so umfangreich sein wie für die COVID-19-Impfstoffe der ersten Generation.
Zumindest würden klinische Studien für aktualisierte Impfstoffe wahrscheinlich Sicherheitstests und die Bestätigung erfordern, dass es sich um einen aktualisierten Impfstoff handelt induziert Antikörperspiegel entspricht der Reaktion des Originalimpfstoffs gegen die Original-, Beta- und Delta-Stämme. Wenn dies die einzigen Anforderungen wären, würden Forscher nur Hunderte – und nicht Zehntausende – Menschen einschreiben, um die benötigten klinischen Daten zu erhalten.
Es ist wichtig zu beachten, dass es nicht das erste Mal wäre, dass Impfstoffhersteller eine solche Änderung vornehmen, wenn sie sich dazu entschließen, ihre Impfstoffe für die Omicron-Variante zu aktualisieren.
Eine frühere Variante, B.1.351, erschien im Oktober 2020 und war ausreichend resistent gegen die damals aktuellen Impfstoffe, um eine Aktualisierung zu rechtfertigen . Die Hersteller reagierten schnell auf die potenzielle Bedrohung, indem sie einen aktualisierten mRNA-Impfstoff entwickelten, der dieser Variante gerecht wurde, und klinische Studien dazu durchführten Testen Sie den neuen Impfstoff .
Glücklicherweise wurde diese Variante nicht zur dominierenden Variante. Aber wenn ja, Impfstoffhersteller wäre bereit gewesen, einen aktualisierten Impfstoff auf den Markt zu bringen .
Sollte sich herausstellen, dass Omicron – oder auch jede zukünftige Variante – einen neuen Impfstoff rechtfertigt, haben die Unternehmen die Generalproben bereits abgeschlossen und sind bereit, sich der Herausforderung zu stellen. 
Deborah Fuller , Professor für Mikrobiologie, Fakultät für Medizin, Universität von Washington .
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