DNA-Impfstoffe: Die genetische Ausstattung der Menschheit verändern

Indien begann im vergangenen Monat damit zu prahlen, dass es den weltweit ersten DNA-Impfstoff ZyCoV-D entwickelt und von seiner Aufsichtsbehörde genehmigt hat.

Der Impfstoff, der von einem Unternehmen namens Zydus Cadila entwickelt wurde, wird voraussichtlich bereits im nächsten Monat zur Verfügung stehen und einem Land Hoffnung geben, das mehr als 447,000 Todesfälle durch das Virus erlitten hat.
Was ist ein DNA-Impfstoff und könnte diese neue Impfklasse das nächste Instrument im weltweiten Kampf gegen COVID-19 werden?

Ein DNA-Impfstoff ist eine Form eines Software-Impfstoffs, erklärte Prof. Jonathan Gershoni von der Universität Tel Aviv.
Bei einem Software-Impfstoff impfen Wissenschaftler mit dem Bauplan des Virus – nur der DNA oder der RNA, die den Genen entspricht, die für das Spike-Protein kodieren – und injizieren es auf schmackhafte und effektive Weise in den Körper. Die Zellen synthetisieren dann das virale Protein, was zur Produktion von Antikörpern gegen den viralen Spike führt.

Dies steht im Gegensatz zu einem Hardware-Impfstoff, der tatsächlich Hardware enthält, d. h. physische Teile des Virusproteins.

„Sie können einen Hardware-Impfstoff haben, der zum Beispiel aus einem abgetöteten Virus oder einem abgeschwächten Virus besteht“, erklärte Gershoni. „Oder Sie können auch einen Untereinheiten-Impfstoff haben, wie den Impfstoff gegen Hepatitis B, der nur gereinigtes Spike-Protein ist.

„Das Immunsystem erkennt das Vorhandensein des viralen Proteins … und das stimuliert das Immunsystem, zu reagieren und hochspezifische zielgerichtete Antikörper zu bilden, die das Virus inaktivieren.“

Alle heute existierenden traditionellen Impfstoffe für Kinder sind Hardware-Impfstoffe.

Seit Ende der 1980er Jahre begannen Wissenschaftler jedoch mit der Idee zu spielen, dass es Anwendungen für die direkte Injektion von DNA oder RNA geben könnte – zunächst bei der Entwicklung einer Gentherapie und in jüngerer Zeit bei der Entwicklung von Software-Impfstoffen, die Gershoni nennt.

„Wir wissen, dass der Informationsfluss in der Biologie so verläuft: Das genetische Material ist in einem sehr stabilen Molekül, der doppelsträngigen DNA, gespeichert“, sagt Gershoni. „Allerdings müssen die Informationen, die aus dem Gen kommen, transkribiert werden, um ein wegwerfbares und intermediäres genetisches Material in Form von RNA zu erzeugen. RNA im herkömmlichen Sinne ist also einfach eine Wegwerfkopie des DNA-Gens.“

Es ist jedoch die RNA und nicht die DNA, die in der Lage ist, mit der Proteinherstellungsmaschinerie, den sogenannten Ribosomen, zu interagieren. Die Ribosomen sind es, die die RNA erkennen und das genetische Material, das in der Sprache der RNA geschrieben ist, systematisch in die Hardware – also das Protein – übersetzen.

„Die Hardware ist das Protein und die Bedienungsanleitungen, die Rezepte, die uns sagen, wie diese Proteine ​​hergestellt werden, können entweder in DNA oder RNA enthalten sein“, sagte er. „DNA oder RNA fallen daher unter die Kategorie der Softwareimpfstoffe.“

Anfangs bevorzugten Wissenschaftler die DNA, weil sie weit weniger wählerisch ist als die leicht abbaubare RNA. Auf der anderen Seite ist die RNA jedoch ein direkterer Weg, um die Bedienungsanleitung zu liefern, da die Ribosomen nicht mit der DNA interagieren können. Daher besteht bei Systemen, die DNA als zu übertragendes genetisches Material verwenden, der nächste erforderliche Schritt, sobald die DNA an die Zellen abgegeben wurde, dass diese Zellen RNA-Kopien der Gene herstellen. Erst dann kann die RNA-Kopie der Fremd-DNA von den Ribosomen translatiert werden, um das Zielprotein zu produzieren, das dann die richtige Immunantwort stimulieren kann.

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