Effektivare vacciner mot vissa former av lunginflammation och hjärnhinneinflammation kan snart finnas tillgängliga. Ett team av forskare vid Max Planck Institute of Colloids and Interfaces i Potsdam har identifierat en syntetisk kolhydrat som ger extremt effektivt skydd för djurmodeller – åtminstone – mot en särskilt farlig stam av pneumoccocibakterier, som läkare kallar serotyp 1. Många människor som är infekterade med denna serotyp, särskilt i utvecklingsländer, utveckla hjärnhinneinflammation. Det syntetiska vaccinet är baserat på kemiskt framställda kolhydrater. Dessa är effektivare och lättare att bearbeta än de kolhydrater som finns i konventionella vacciner, som är isolerade från bakterier. Arbetar i samarbete med Vaxxilon AG, en start-up vars grundare inkluderar Max Planck-forskare, forskarna utvecklar nu vaccinet för marknadsföring.

Tillgången på effektiva vacciner mot bakterieinfektioner är viktigare idag än någonsin:bakterier utvecklar resistens mot ett ökande antal antibiotika och, av tillgänglighets- och logistikskäl, antibiotikabehandling är inte ett gångbart alternativ i många utvecklingsländer. Bara av denna anledning, över 1,6 miljoner människor världen över dör av infektioner med bakterien Streptococcus pneumoniae varje år. I Tyskland, pneumokocksjukdom dödar över 5, 000 personer årligen. Risken att utveckla en allvarlig pneumokockinfektion är starkt åldersberoende. Barn under fem år, vuxna över 60 och kroniskt sjuka patienter är särskilt utsatta. Pneumokockbakterier kan orsaka allvarliga fall av lunginflammation och hjärnhinneinflammation och utgöra ett ihållande problem i framför allt utvecklingsländer. Serotyp 1 (ST 1), en särskilt farlig stam av pneumokocker, är utbredd i Afrika söder om Sahara och orsakar många fall av hjärnhinneinflammation där. Verkligen, regionen söder om Sahara beskrivs ofta som "meningitbältet", eftersom stora hjärnhinneinflammationsepidemier har uppstått där under de senaste decennierna.

Traditionella vacciner ger lite skydd mot ST1-pneumokocker

Forskare från Max Planck Institute of Colloids and Interfaces i Potsdam, Freie Universität Berlin och Charité-Universitätsmedizin Berlin har nu utvecklat ett syntetiskt kolhydratvaccin mot serotyp 1 pneumokocker. Denna stam täcks otillräckligt av de tillgängliga traditionella vaccinerna. Det nya vaccinet ger ett extremt effektivt skydd mot ST1 pneumokockinfektioner hos kaniner.

"Det syntetiska kolhydratvaccinet mot pneumokockinfektioner är mycket lovande och testas för närvarande i kombination med licensierade vacciner, " säger Peter H. Seeberger, en direktör vid Max Planck Institute of Colloids and Interfaces.

För att överleva i människokroppen och skydda sig från attacker från immunsystemet, pneumokocker innesluter sig i en kapsel som består av kolhydratmolekyler. Det är här vaccinerna börjar verka:vaccinutvecklare gör kolhydraten synlig för immunsystemet genom att fästa den på ett bärarprotein och detta sätter igång utvecklingen av antikroppar mot bakterien av det mänskliga immunsystemet. Dock, de 90-plus pneumokockstammarna inkluderar bakterier vars kolhydratmolekyler inte kan fästas vid bärarproteiner utan att avstå från deras effektivitet som vaccin. "Under bearbetningen av isolerade kolhydrater är det lätt att en viktig byggsten som AAT förändras. I motsats till detta, syntetiska kolhydrater kan planeras in i minsta detalj och utvecklas därefter så att inget går fel, säger Benjamin Schumann, en tidigare forskare vid Max Planck Institute of Colloids and Interfaces och första författare till studien. Syntetiska kolhydrater kan undvika detta problem och är mer effektiva som ett resultat.

En syntetisk kolhydrat förblir detekterbar av immunsystemet

Forskarna använde sig av detta faktum i den aktuella studien. De fastställde att när man binder ST1-kolhydrater till ett protein, det är avgörande att ett ovanligt aminosocker, som kemister kallar AAT, förblir detekterbar av immunsystemet. Denna byggsten förändras och deaktiveras av de traditionella vaccinproduktionsprocesserna, dock bevaras oförändrad av den nya kemiska processen. "Vår syntetiska kolhydrat innehåller en artificiell fästpunkt som reagerar med bärarproteinet utan att störa AAT." På det här sättet, immunsystemet är fokuserat på AAT och bildar antikroppar som känner igen ST1-pneumokockerna. När den testades, den innovativa vaccinkandidaten gav bättre skydd mot infektioner med ST1-bakterier hos kaniner än ett för närvarande marknadsfört vaccin.

Forskarna från Potsdam och Berlin siktar nu på att utveckla vaccinet till den punkt där de kan testa det på människor i kliniska prövningar. För detta ändamål samarbetar de med nystartade Vaxxilon AG, som grundades av Max Planck Society på initiativ av Peter Seeberger och det schweiziska företaget Actelion AG. Företagets uppdrag är att utveckla kolhydratbaserade syntetiska vacciner för marknadsföring. Peter Seeberger är övertygad om att detta tillvägagångssätt kommer att öppna nya möjligheter inom medicinen:"Inom bara några år, denna nya generation av kolhydratvacciner skulle kunna skydda människor mot farliga patogener."