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Jun 05, 2023

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LINCOLN, Neb. – Wissenschaftler der University of Nebraska-Lincoln sind einen Schritt weiter

LINCOLN, Neb. – Wissenschaftler der University of Nebraska-Lincoln sind der Herstellung eines langlebigen Schweinegrippe-Impfstoffs, der sicher und wirksam ist, einen Schritt näher gekommen, nachdem sie ein Langzeitexperiment mit lebenden Schweinen erfolgreich abgeschlossen haben. Die Schweinegrippe ist nicht nur ein Problem für die Schweinefleischindustrie, sondern auch für die menschliche Gesundheit. Schweine können als „Mischgefäße“ fungieren, die verschiedene Schweine- und Vogelgrippestämme leicht auf den Menschen übertragbar machen.

Im Jahr 2009, während der Schweinegrippe-Pandemie und dem Auftreten des H1N1-Stamms, hatte das Virus seinen Ursprung bei Schweinen, bevor es im ersten Jahr fast ein Viertel der gesamten Welt infizierte. Nach Angaben der Centers for Disease Control and Prevention führte es zu fast 12.500 Todesfällen in den USA und fast 575.000 weltweit.

„Angesichts der bedeutenden Rolle, die Schweine bei der Entwicklung und Übertragung potenzieller pandemischer Influenzastämme spielen, und der erheblichen wirtschaftlichen Auswirkungen der Schweinegrippeviren ist es unbedingt erforderlich, Anstrengungen zur Entwicklung wirksamerer Impfstrategien für gefährdete Schweinepopulationen zu unternehmen“, sagt er Erika Petro-Turnquist, Doktorandin und Hauptautorin der Studie, in einer Pressemitteilung der Universität.

Eric Weaver, außerordentlicher Professor und Direktor des Nebraska Center for Virology, leitet das Labor, das diese Arbeit durchführt. Er und sein Team verwenden Epigraph, eine datenbasierte Computertechnik, die von Bette Korber und James Theiler vom Los Alamos National Laboratory gemeinsam entwickelt wurde. Die Forscher wollten die Technologie nutzen, um einen breit angelegten Impfstoff zu entwickeln, da die Grippe dank schneller Mutationen schwer zu verhindern sein kann.

Derzeit versuchen Schweinefleischproduzenten, die Schweinegrippe mithilfe von Impfstoffen in den Griff zu bekommen, die bereits im Handel erhältlich sind. Diese Impfstoffe bestehen aus ganzen inaktivierten Viren und abgeschwächten Versionen lebender Viren. Im Jahr 2008 war etwa die Hälfte der in den Vereinigten Staaten verwendeten Impfstoffe speziell für bestimmte Herden hergestellt. Dies ist eine teure, zeitaufwändige und ineffektive Strategie, da sich die Schweinegrippe im Laufe der Zeit schnell verändert.

Der Epigraph-Algorithmus ermöglicht es Wissenschaftlern, zahlreiche Aminosäuresequenzen aus Hunderten verschiedener Virusvarianten zu analysieren, um einen Impfstoff-„Cocktail“ aus den drei häufigsten Epitopen zu erstellen, bei denen es sich um Teile viraler Proteine ​​handelt, die eine Reaktion des Immunsystems auslösen. Dies könnte bald zu einem universellen Grippeimpfstoff führen, der nach Angaben der National Institutes of Health zu mindestens 75 Prozent wirksam ist und mindestens ein Jahr lang in allen Altersgruppen vor mehreren Arten von Grippeviren schützt.

„Das erste Epitop sieht aus wie ein normales Grippeimpfstoffgen, das zweite sieht etwas seltsam aus und das dritte ist seltener“, erklärt Weaver. „Wir kehren die Evolution um und bringen diese Sequenzen, die das Immunsystem als Krankheitserreger erkennt, wieder zusammen. Wir verknüpfen sie rechnerisch neu und daraus ergibt sich die Stärke dieses Impfstoffs, dass er einen so guten Schutz gegen solche Krankheitserreger bietet.“ breites Spektrum an Viren.

In einem weiteren Versuch, die Wirksamkeit zu steigern, wird der Impfstoff über das Adenovirus verabreicht, ein weit verbreitetes Virus, das erkältungsähnliche Symptome verursacht. Es wird verwendet, um eine weitere Immunreaktion auszulösen, indem es eine natürliche Infektion nachahmt.

Um die Dinge auf die Probe zu stellen, beobachteten Weaver und das Team 15 aus Yorkshire gekreuzte weibliche Schweine über einen Zeitraum von etwa sechs Monaten, der typischen Lebensspanne eines Marktschweins. Die Schweine wurden in drei Gruppen aufgeteilt: eine, die den Epigraph-Impfstoff erhielt, eine andere, die einen zeitweilig inaktiven Virusimpfstoff erhielt, und die letzte Gruppe, die eine Kochsalzlösung als Kontrolle erhielt. Nach drei Wochen erhielten die Schweine ihren ersten Impfstoff und drei Wochen später eine Auffrischungsimpfung. Die Antikörperspiegel und T-Zell-Reaktionen wurden im ersten Monat wöchentlich und danach alle 30 Tage gemessen. Im Alter von sechs Monaten wurden sie dann einem anderen Schweinegrippestamm ausgesetzt als dem, der im Impfstoff enthalten war.

Die Epigraph-Gruppe zeigte länger anhaltende Antikörper- und T-Zell-Reaktionen auf die Impfstoffe. Nach der Exposition gegenüber dem Virus waren diese Schweine deutlich besser gegen die Krankheit geschützt, zeigten stärkere Immunreaktionen und eine geringere Virusausscheidung sowie geringere Infektionssymptome.

„Diese Schweine wogen etwa fünf Pfund, als wir sie impften, und am Ende der Studie, sechs Monate später, wogen sie über 400 Pfund“, sagt Weaver. „Es ist irgendwie erstaunlich, dass sich dieser Impfstoff über diese Wachstumsrate hinweg behaupten kann. Er dehnt sich weiter aus, während das Tier wächst.“

Das Team von Weaver freut sich darauf, den nächsten Schritt zu gehen, indem es größere Studien durchführt und möglicherweise kommerzielle Partnerschaften eingeht, um das Produkt auf den Markt zu bringen.

„Je öfter wir diese Studien durchführen, desto sicherer werden wir, dass dieser Impfstoff in der Praxis erfolgreich sein wird“, schließt Weaver.

Die Ergebnisse werden in der Zeitschrift Frontiers in Immunology veröffentlicht.

Über den Autor

Shyla Cadogan hat kürzlich ihren Bachelor of Science in Ernährung und Lebensmittelwissenschaft an der University of Maryland, College Park, abgeschlossen. Sie ist auf dem Weg, eine registrierte Ernährungsberaterin zu werden. Die nächsten Schritte sind der Abschluss eines Diätpraktikums am University of Maryland Medical Center, wo sie derzeit Erfahrungen mit verschiedenen Bevölkerungsgruppen und Bereichen der medizinischen Ernährung sammelt, wie z. B. Pädiatrie, Onkologie, Magen-Darm-Chirurgie, und Leber- und Nierentransplantation. Shyla verfügt außerdem über umfangreiche Forschungserfahrung in der Analyse der Lebensmittelzusammensetzung und im Lebensmittelressourcenmanagement.

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