„Stilles“ DNA-Gerüst: Neuer HIV-Impfstoff umgeht ein Problem, an dem viele Ansätze bislang scheiterten

Ein wirksamer HIV-Impfstoff gehört seit Jahrzehnten zu den größten Zielen der Medizin. Das Virus verändert sich ständig und entzieht sich der Abwehr. Viele Impfstoffkandidaten scheiterten deshalb nicht an mangelnder Stärke, sondern an fehlender Treffsicherheit. Sie aktivierten viele Immunzellen – aber meist nicht jene, die für dauerhaften Schutz entscheidend sind.

Ein neuer Ansatz eines Forschungsteams des MIT und des Scripps Research Institute könnte dieses Grundproblem nun umgehen. Er nutzt DNA nicht als Wirkstoff, sondern als Trägermaterial. Dieses Gerüst bleibt für das Immunsystem weitgehend unsichtbar. Gleichzeitig trägt es gezielt ein HIV-Antigen. Die Folge: Die Abwehr richtet sich auf extrem seltene B-Zellen, die breit schützende Antikörper bilden können – ein entscheidender Schritt für einen funktionierenden HIV-Impfstoff.

Ein „stilles“ DNA-Gerüst sorgt für gezielte Abwehr

Die Idee wirkt zunächst schlicht. Statt Proteine als Träger zu nutzen, setzen die Forschenden auf ein aus DNA gefaltetes Partikel. Es ähnelt einem Virus, enthält aber keine infektiösen Bestandteile. Auf seiner Oberfläche sitzen viele identische Kopien eines gezielt entwickelten HIV-Antigens namens eOD-GT8.

Proteinbasierte Träger haben einen bekannten Nachteil. Das Immunsystem erkennt sie häufig selbst als Ziel. Es bildet Antikörper gegen den Träger und lenkt die Aufmerksamkeit vom eigentlichen Antigen ab. Diese Konkurrenz schwächt viele Impfstoffkandidaten. Beim DNA-Gerüst passiert das nicht. Es ruft kaum eigene Immunreaktionen hervor.

Der Bioingenieur Mark Bathe vom Massachusetts Institute of Technology erklärt: „Wir waren überrascht, dass dieses bereits sehr starke Proteinpartikel deutlich von der DNA-Version übertroffen wurde.“ Die Immunantwort bleibt fokussiert. An dieser Zielgenauigkeit scheiterten viele frühere Versuche.

Seltene B-Zellen erhalten erstmals gezielte Unterstützung

Im menschlichen Körper existieren B-Zellen, die sogenannte breit neutralisierende Antikörper bilden können. Diese erkennen mehrere Virusvarianten gleichzeitig. Bei HIV gelten sie als Schlüssel. Doch sie sind extrem selten. Außerdem brauchen sie viele Entwicklungsschritte, bis sie wirksam werden.

Der neue HIV-Impfstoff verbessert ihre Ausgangslage deutlich. In präklinischen Tests entstanden bis zu achtmal mehr der gewünschten B-Zellen als bei einem bereits klinisch getesteten Protein-Impfstoff. Das zeigte sich auch in humanisierten Mausmodellen mit realistischen Voraussetzungen für das menschliche Immunsystem. Besonders auffällig war der frühe Effekt. Schon eine einzige Impfung reichte aus, um diese seltenen Vorläuferzellen zu aktivieren.

Diese Zellen sammeln sich in den Keimzentren der Lymphknoten. Dort reifen sie weiter und verbessern ihre Antikörper Schritt für Schritt. Das DNA-Partikel sorgt dafür, dass sie dort länger verbleiben und mehr Unterstützung von Helfer-T-Zellen erhalten. Beides erhöht ihre Überlebenschancen deutlich.

Gezielte Abwehr durch hohe Antigen-Dichte

Warum dieser Mechanismus so gut funktioniert, lässt sich einfach erklären: Das DNA-Gerüst trägt viele Kopien desselben Antigens. Diese hohe Dichte erleichtert es den passenden B-Zellen, das Ziel zu erkennen. Gleichzeitig bleibt der Träger selbst „still“. Für das Immunsystem bedeutet das:

• Die Aufmerksamkeit richtet sich auf das HIV-Antigen, nicht auf das Trägermaterial.
• Seltene, schützende B-Zellen geraten nicht in Konkurrenz mit häufigeren, aber weniger hilfreichen Abwehrzellen.
• Die Reifung in den Lymphknoten verläuft effizienter.

Ein Antikörper als langfristiges Ziel

Im Hintergrund steht ein Antikörper namens VRC01. Er wurde 2010 bei Menschen entdeckt, die trotz HIV-Infektion kein AIDS entwickelten. Seitdem versuchen Forschende weltweit, diese Antikörperlinie gezielt per Impfung zu erzeugen. Das gilt als besonders schwierig.

Der neue HIV-Impfstoff eignet sich vor allem für den ersten Schritt dieses Prozesses. Er bereitet das Immunsystem gezielt vor. Später können weitere Impfungen mit leicht veränderten Antigenen folgen. Weil das DNA-Gerüst selbst keine Abwehrreaktion auslöst, lässt es sich mehrfach einsetzen.

Der Immunologe Darrell Irvine vom Scripps Research Institute sagt dazu: „Wir konnten erstmals prüfen, ob Immunzellen gegen den Träger selbst die gewünschte Antwort ausbremsen.“

Ein Prinzip mit breiter Anwendung

Auch wenn der Fokus auf HIV liegt, denken die Wissenschaftler weiter. Breit neutralisierende Antikörper spielen auch bei Influenza eine Rolle. Dort verändern sich Viren ebenfalls schnell. Ein präziseres Priming des Immunsystems könnte helfen, mehrere Varianten gleichzeitig abzudecken.

Diskutiert werden zudem Anwendungen jenseits klassischer Infektionen. Denkbar sind Immuntherapien gegen bestimmte Eiweiße bei Alzheimer oder Ansätze gegen Suchterkrankungen. In all diesen Fällen zählt gezielte Wirkung mehr als bloße Stärke.

Der Weg in die klinische Anwendung ist noch lang. Doch dieser HIV-Impfstoff zeigt klar, warum viele frühere Ansätze an ihre Grenzen stießen: Nicht fehlende Kraft war das Problem. Es war mangelnde Präzision.

Kurz zusammengefasst:

• Ein neuer HIV-Impfstoff nutzt ein „stilles“ DNA-Gerüst, das keine eigene Immunreaktion auslöst und die Abwehr gezielt auf ein entscheidendes HIV-Antigen lenkt.
• Dadurch werden extrem seltene B-Zellen aktiviert, die breit neutralisierende Antikörper bilden können und für einen wirksamen Schutz gegen das sich schnell verändernde Virus entscheidend sind.
• Präklinische Studien zeigen, dass dieser Ansatz deutlich mehr der richtigen B-Zellen erzeugt als bisherige Protein-Impfstoffe und damit ein zentrales Hindernis der HIV-Impfstoffentwicklung umgeht.

Übrigens: Während neue Impfstoffansätze auf Präzision setzen, sorgt auch ein Antikörper aus Köln für Aufsehen, der fast alle bekannten HIV-Varianten neutralisieren kann – selbst resistente. Wie er entdeckt wurde und warum er Therapien verändern könnte, mehr dazu in unserem Artikel.

Bild: © Grant Knappe, MIT; Scripps Research