Der derzeit häufig genutzte nonavalente Impfstoff gegen Infektionen mit Humanen Papillomaviren (HPV) schützt gegen neun Hochrisikovirentypen und gegen zwei Niedrigrisikotypen, und damit vor der Entstehung von etwa 90 Prozent der Gebärmutterhalskarzinome (Zervixkarzinome) und deren Vorstufen sowie gegen Genitalwarzen (Kondylome). Ein neuartiger experimenteller HPV-Impfstoff, der gegen alle 13 Hochrisiko- und eine Vielzahl an Mittel- und Niedrigrisikotypen schützen soll, wird demnächst in einer ersten klinischen Studie geprüft. Beide Impfstoffe müssen gekühlt gelagert werden, dürfen aber keinesfalls tiefgefroren werden. Außerdem sind zwei bis drei Teilimpfungen zum Erreichen des optimalen Schutzes nötig. Beides macht die Impfstoffe teuer. Bettina Huber untersucht nun, wie man den Impfstoff hitzestabil machen und auf nanomolekularer Ebene so strukturieren kann, dass er eine Depotwirkung entfaltet. So könnte ein Stich ausreichend sein, was die Transport- und Lagerungslogistik vereinfachen und die Kosten reduzieren könnte. Vor allem in Entwicklungsländern, die die Hauptlast der Zervixkarzinome weltweit tragen, wäre dies ein entscheidender Fortschritt für erfolgreiche Impfkampagnen.
Fünf Krebsarten können durch HPV hervorgerufen werden: Der Gebärmutterhalskrebs (Zervixkarzinom), das Vulva-, das Vaginal-, das Anal- und das Rachenkarzinom. Das Virus ist sexuell übertragbar und betrifft daher Männer wie Frauen gleichermaßen. Gerade bei Männern ist die Neuerkrankungsrate beim Rachenkarzinom signifikant gestiegen, wogegen die Anzahl der Frauen, die in Österreich an Gebärmutterhalskrebs erkranken, mit rund 400 Fällen pro Jahr relativ stabil ist.
Aus den genannten logistischen Gründen, ist das Arzneimittel in vielen Ländern kaum verfügbar. Das mit der CCC-Forschungsförderung unterstützte Projekt von Bettina Huber, Immunologin an der Universitätsklinik für Dermatologie und Mitglied des Comprehensive Cancer Center (CCC) Vienna, zielt darauf ab, den Impfstoff besser lagerungsfähig zu machen und eine Dosisreduktion zu erreichen.
Gefriertrocknen statt kühlen
Dem Impfstoff wird das seit viele Jahrzehnten in Impfstoffen verwendete Aluminium-Hydroxid (Alum) zugesetzt, welches die Immunabwehr des Körpers verstärkt. Damit Alum seine Wirkung behält darf es nicht tiefgefroren werden. Dieser Umstand führt gerade in Entwicklungsländern häufig dazu, dass der Impfstoff nicht eingesetzt werden kann.
Huber untersucht nun, ob die Kombination des experimentellen HPV Impfstoffs und Alum seine Immunogenität, also die Immunabwehr induzierende Wirksamkeit, behält, wenn der gesamte Impfstoff mit einem neuen Verfahren gefriergetrocknet wird. Weiters prüft sie seine Thermostabilität, also bei welchen Temperaturen die Wirksamkeit des gefriergetrockneten Präparats gegeben ist.
Dosisreduktion
Derzeit wird der Impfstoff abhängig vom Alter der geimpften Person in zwei bis drei Dosen verabreicht. Huber und ihr Team untersuchen nun, ob man die nanomolekulare Struktur des getrockneten Präparats verändern kann, um eine Depotwirkung zu erzielen, denn eine Reduktion der nötigen Dosen würde auch die Kosten für die Immunisierung senken.
Mittels Atomic Layer Deposition (ALD; zu Deutsch Atomlagenabscheidung), einem Verfahren aus der Materialchemie, kann man extrem dünne Schichten eines Materials auf ein Ausgangsmaterial aufbringen. Im vorliegenden Fall würden die Partikel des gefriergetrockneten Impfstoffs mit vielen Schichten von Aluminium umhüllt und als letzte Schicht wieder der Impfstoff aufgebracht werden. Huber: „Die Idee dahinter ist, dass sich der Impfstoff und danach das Aluminium Schicht für Schicht im Körper auflösen. Der Impfstoff im Kern wird dadurch erst in einem gewissen zeitlichen Abstand zur eigentlichen Impfung für das Immunsystem sichtbar, was wie eine Boosterimpfung wirkt, aber eben ohne zweiten Stich.“
Ziel der Untersuchung ist herauszufinden, ob ALD auf den Impfstoff anwendbar ist, wie viele Schichten Aluminium optimal für die Wirkung wären und ob die nötige Thermostabilität erreicht werden kann.
