Entwicklung attenuierter Corona-Impfstoffe

Das Virus ist entscheidend auf die Umprogrammierung des Zellstoffwechsels angewiesen, insbesondere auf die Entführung und Nutzung der Übersetzungsmaschinerie seines Wirts. Ziel dieses Projekts war es, die Schwachstellen des Virus während seiner Vereinnahmung der Wirtszelle zu identifizieren. Wir haben uns darauf konzentriert, Aspekte zu testen, die SARS-CoV-2 nutzen könnte, um die Translation des Wirts zu kapern, mit dem Ziel, abgeschwächte Lebendimpfstoffe gegen SARS-CoV-2 herzustellen.

Wir haben uns auf folgende Strategien konzentriert: Deoptimierung von Codon-Paaren, Erhöhung von One-to-Stop-Codons im SARS-CoV-2-Genom, Veränderung der Translationskinetik viraler mRNA und Erforschung der Auswirkungen der Modifikation viraler RNA. Dafür haben wir fünf Forschungsgruppen zusammengestellt, die Fachwissen über RNA-Biologie, zelluläre Translation, molekulare Virologie und Tiersystemen zur Bewertung der viralen Abschwächung und der Immunreaktionen des Wirts abdecken.

Die vier Ansätze dieses Projektes basieren darauf, die Translation der viralen mRNA in infizierten Zellen zu beeinflussen. Damit haben wir bedeutende Fortschritte erzielt. Der Ansatz der Codon-Pair-De-Optimierung (CPD) und der One-to-Stop-Ansatz (OTS) haben zu abgeschwächten Lebendimpfstoffen (LAV) geführt, die nach der Infektion/Impfung eine schützende Immunantwort hervorrufen. Zwei LAV-Kandidaten (sCPD9 und OTS228) haben die präklinischen Studien erfolgreich abgeschlossen und sind nun in der Phase der guten Herstellungspraxis (GMP), um Dosen für klinische Versuche der Phase I/II am Menschen herzustellen. Während der präklinischen Entwicklung und zur Vorbereitung der klinischen Studien am Menschen haben wir eine Kooperation mit der RocketVax AG, Basel, geschlossen. Mit ihnen überwachen wir die Produktion und planen Rahmenbedingungen für die Studien.

Wir haben einen Ansatz zur Verlangsamung oder Beschleunigung der Übersetzung viraler RNA entwickelt. Dazu haben wir langsam und schnell übersetzende Codons identifiziert und das SARS-CoV-2-Genom so umgeschrieben, dass es für eine grössere Anzahl langsamer oder schneller Codons kodiert. Beide Versionen haben die Virusreplikation stark beeinträchtigt. Erste präklinische Studien in vivo zeigen, dass diese Viren abgeschwächt sind.

Schliesslich haben wir die RNA-Modifikation von SARS-CoV-2 bewertet und teilweise kartiert und eine m6A-Methylierung innerhalb des SARS-CoV-2-Genoms und am ersten Nukleotid des 5'-Terminus festgestellt. Obwohl diese Arbeit (noch) nicht zur Herstellung eines LAV geführt hat, sind die Identifizierung der m6A-Methylierung am 5'-Ende und die Identifizierung eines zellulären Enzyms, das die virale RNA modifiziert, neu und ermöglichen Strategien für antivirale Interventionen.

Wir waren in der Lage, SARS-CoV-2 mit verschiedenen Ansätzen abzuschwächen und neu kodierte Genome rational zu entwerfen, um abgeschwächte Lebendimpfstoffe gegen Coronaviren zu entwickeln. Diese Strategien sind nicht nur für SARS-CoV-2, sondern auch für zukünftige zoonotische Viren anwendbar.

Unsere Arbeit hat zu vielversprechenden Impfstoffkandidaten gegen SARS-CoV-2 geführt, die derzeit für klinische Versuche am Menschen hergestellt werden. Wir gehen davon aus, dass diese Art von Impfstoff die derzeit verfügbaren Impfstoffe ergänzen wird. Wir gehen davon aus, dass abgeschwächte Lebendimpfstoffe im Vergleich zu den derzeitigen Impfstoffen Vorteile bieten, da sie alle viralen Antigene enthalten, eine Immunität am Ort der Infektion auslösen (mukosale Immunität) und über Nasensprays verabreicht werden können.

Recoding the SARS-CoV-2 genome - A multidisciplinary approach to generate live-attenuated coronavirus vaccines