EP4126024A2 - Verfahren zur bereitstellung eines vakzins gegen coronaviren - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to the field of providing vaccines for immunizing an individual against disease caused by a virus of the coronavirus family.
- the novel corona virus SARS-CoV-2 which can lead to Covid-19, is transmitted by droplet infection and can lead to an infection of the upper and lower respiratory tract. Such an infection leads to immunity relatively quickly.
- lymphatic organs such as the pharyngeal tonsils ("tonsils”), palate and tongue tonsils, which are grouped together in a quasi-circular manner around the pharynx, down to the larynx.
- tons pharyngeal tonsils
- tongue tonsils pharyngeal tonsils
- Such a “construction” of lymphatic organs can also be found at other ports of entry into the body, since these naturally represent a “gateway” for infections.
- Viruses are unable to multiply on their own. They need a host who will do this for them.
- the new type of coronavirus also docks onto host cells, here to human cells in the respiratory tract, infiltrates its RNA and ultimately induces an intracellular synthesis process via the infected cell, which aims to have all the "building blocks” of virus replication "outsourced”. At the end of the process, diverse virus copies are made available, which are released through degeneration of the affected cell.
- the organism is again flooded by numerous viruses, which helps to accentuate the clinical symptoms.
- the clinical symptoms are largely determined by the reaction of the immune system. In particular through the
- Class II HLA groups are intracellular peptides or antigens on the Cell surface presented. As a result of the intracellular virus attack, the intracellular protein signature changes and thus also the peptides or antigens presented by the HLA groups. If an immune cell (eg T-lymphocyte) identifies a virus-infected cell as "not normal”, an attack against this cell takes place via the inflammatory cascade with the aim of eliminating it.
- an immune cell eg T-lymphocyte
- an immunity (IgG, IgA and IgM antibodies against Covid-19) can only develop against surface structures / features (proteins) of the virus, certainly not against its specific RNA.
- Vaccines against novel viruses are generally not available when the virus appears.
- Conventional vaccinations have some disadvantages: They cannot be implemented quickly and easily with new types of virus. Insofar as they have an intrinsic effect (e.g. through injection), they have to overcome high and therefore lengthy hurdles for approval. Mass production is often expensive.
- methods for providing a vaccine are provided.
- the vaccine is used to immunize an individual against a virus caused by the Coronavirus family disease.
- a sample of the virus is obtained.
- the method further comprises inactivating the virus so that nucleic acids with genetic information of the virus are destroyed or removed.
- the inactivated virus is processed in order to obtain a ready-to-use vaccine for administration as an inhalable aerosol or as a gurgled solution.
- the virus can be SARS-CoV-2.
- the method further comprises culturing the virus of the sample obtained, in particular in a cell culture.
- the virus can be inactivated, for example, by irradiating the sample, in particular with UV rays.
- inactivating the virus can include applying a hypoosmolar environment.
- the nucleic acids of the virus can be removed.
- the method can further comprise enriching the vaccine with an immunization enhancer, e.g., aluminum hydroxide.
- an immunization enhancer e.g., aluminum hydroxide.
- the invention relates to a vaccine which has been provided by a method according to the first aspect.
- the invention relates to a use of a vaccine according to the second aspect.
- the use can include administration for single or multiple inhalation of the aerosol.
- FIG. 1 shows a flow chart of a method according to an exemplary embodiment.
- Methods are described for providing a vaccine for immunizing an individual against disease caused by a virus of the coronavirus family.
- 1 shows a method 10 for providing a vaccine for immunizing an individual against a disease caused by a virus of the coronavirus family.
- the method described as an example induces immunity against the disease Covid-19 without a clinically apparent or severe infection (especially without pneumonia) occurring.
- the methods described can be used for all viral diseases of the coronavirus family that are transmitted via droplet infection and the respiratory tract.
- the genetic material is a single-stranded DNA or RNA with 29,903 nucleotides. It codes for 10 proteins, with the SI protein responsible for binding the virus to a cell and the S2 protein for fusion with the cell membrane. These protein structures protrude like “spikes” from the fatty virus envelope, hence the designation "SI” or "S2". These spikes are about 9-12 nm long, the binding to the ACE-2 receptor of the host cell is essential for the infection / reduplication mediation of the virus
- a sample of the virus is obtained.
- the virus is propagated in a suitable cell culture.
- the virus is inactivated so that nucleic acids with genetic information of the virus are destroyed or removed.
- the virus and especially its RNA are inactivated by suitable measures (e.g. by irradiation). Alternatively, this can be achieved, for example, by swelling the virus with hypoosmolar culture solution, which causes it to burst. The RNA is removed and the fragments of the envelope are preserved.
- the inactivated virus or the virus envelope fragments is prepared in an aerosol for inhalation.
- the aerosol is enriched by an immunization enhancer, e.g. aluminum hydroxide.
- the immunization takes place by inhaling the aerosol, which can be repeated several times depending on the immunization effect.
- the aerosol can be inhaled by means of a burst of spray, for example through an inhaler or a nasal spray.
- the method of application can be modified: a gargle solution is possible, for example, so that the lower respiratory tract remains unaffected.
- “Ultravemeblem” can be used to produce very small droplets that can then penetrate deeper into the respiratory tract.
- This procedure can be adapted according to the individual reaction of the immune system (anti-Covid-19 antibody testing of immunoglobulins of class M, A and G in the blood), so immunization cycles can be repeated indefinitely. Clinical symptoms are not to be expected, if at all, and if they are, then only very slightly pronounced. Nevertheless, individual immunization can be achieved.
- RNA-inactivated virus will not trigger such an intense immune reaction as the native, infectious one. This is also not necessary, a subtle immunization is also helpful (so-called "silent celebration"). In any case, the effect can be intensified very carefully by increasing the number of sprays.
- Shell fragments will trigger a stronger immune response than an intact shell. The reason is that fragments present themselves to the immune system from “front and back”, ie from outside and inside. This increases the antigenic stimulus.
- the antigenic stimulus can also be increased by binding the fragments to proteins with strong antigenic properties, e.g. those of animal origin (e.g. bovine serum albumin).
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Abstract
Verfahren zur Bereitstellung eines Vakzins zur Immunisierung eines Individuums gegen eine durch einen Virus der Familie der Coronaviren verursachte Erkrankung sind offenbart. Das Verfahren umfasst ein Erhalten einer Probe des Virus; ein Inaktivieren des Virus, indem Nukleinsäuren mit genetischer Information des Virus zerstört oder entfernt werden; und ein Aufbereiten des inaktivierten Virus um ein darreichungsfähiges Vakzin zur Darreichung als inhalationsfähiges Aerosol oder als gurgelfähige Lösung zu erhalten. Dergestalt bereitgestellte Vakzine sowie deren Verwendung sind ebenfalls offenbart.
Description
Verfahren zur Bereitstellung eines Vakzins
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Bereitstellung von Vakzinen zur Immunisierung eines Individuums gegen eine durch einen Virus der Familie der Coronaviren verursachte Erkrankung.
Hintergrund der Erfindung
Nach bisherigem Kenntnisstand wird des neuartige Corona-Virus SARS-CoV-2, welches zur Erkrankung Covid-19 führen kann, per Tröpfcheninfektion übertragen und kann zu einer Infektion des oberen wie auch unteren Respirationstraktes führen. Eine solche Infektion führt dabei relativ rasch zur Immunität.
Der Respirationstrakt ist immunologisch sehr gut durch den sog. Waldeyerschen Rachenring geschützt. Hierbei handelt es sich um verschiedene lymphatische Organe, wie z.B. die Rachentonsillen („Mandeln“), Gaumen- und Zungentonsillen, die sich zusammen quasi kreisförmig um den Rachen gruppieren, und zwar hinunter bis zum Kehlkopf (Larynx). Eine solche „Konstruktion“ von lymphatischen Organen findet sich auch an anderen Körpereintrittspforten, da diese naturgemäß ein „Einfallstor“ für Infektionen darstellen.
Es ist zu unterscheiden einerseits zwischen der Besiedelung von Körpergeweben z.B. mit einem Virus und andererseits dem Ausbruch einer Infektion, also der entzündlichen Reaktion des Immunsystems mit klinischen Symptomen.
Viren sind nicht in der Lage, sich aus eigener Kraft zu vermehren. Sie benötigen einen Wirt, der für sie diese Vermehrung vornimmt. Auch das neuartige Coronavirus dockt an Wirtszellen an, hier an humane im Respirationstrakt, schleust seine RNA ein und induziert letztlich über die so infizierte Zelle einen intrazellulären Syntheseablauf, der darauf abzielt, sämtliche „Bausteine“ der Virusreduplikation in „Fremdarbeit“ hersteilen zu lassen. Am Ende steht die Zurverfügungstellen von diversen Viruskopien, die durch Degeneration der betroffenen Zelle freigesetzt werden.
Auf diese Art und Weise wird der Organismus erneut durch zahlreiche Viren überschwemmt, was dazu beiträgt, die klinische Symptomatik zu akzentuieren. Die klinische Symptomatik wird maßgeblich durch die Reaktion des Immunsystems bestimmt. Insbesondere durch die
HLA-Gruppen der Klasse II werden intrazelluläre Peptide bzw. Antigene an der
Zelloberfläche präsentiert. Durch den intrazellulären Virusbefall verändert sich die intrazelluläre Proteinsignatur und somit die auch die durch die HLA-Gruppen präsentierten Peptide bzw. Antigene. Identifiziert eine Immunzelle (z.B. T-Lymphozyt) eine virusbefallene Zelle als „nicht normal“, erfolgt eine Attacke gegen diese Zelle über die Entzündungskaskaden , mit dem Ziel, sie zu eliminieren.
Das trifft auch bei Infektionen mit dem neuartigen Coronavirus zu. Problematisch dabei ist, dass die spezifische Reaktion des Immunsystems hier zu einer Art granulomatöser Pneumonie (ähnlich wie bei Tbc) führen kann, offenbar ganz besonders dann, wenn eine Immunisierung mittels des Waldeyerschen Rachenringes nicht erfolgte (z. B. bei immunsupprimierten oder wenig immunkompetenten Individuen aus den Risikogruppen). Eine derartige Pneumonie kann sehr rasch zu einer respiratorischen Insuffizienz führen, welche maßgeblich für die berichteten Todesfälle verantwortlich zeichnet.
Doch unabhängig davon, welchen klinischen Verlauf die Erkrankung nimmt: eine Immunität (IgG, IgA und IgM Antikörper gegen Covid-19) kann sich nur gegen Oberflächenstrukturen/- merkmale (Proteine) des Virus ausbilden, sicher nicht gegen seine spezifische RNA.
Vakzine gegen neuartige Viren sind in aller Regel nicht mit Auftreten des Virus verfügbar. Herkömmliche Impfungen weisen einige Nachteile auf: Sie sind bei neuartigen Viren nicht einfach und schnell umsetzbar. Sie müssen - insofern sie intrinsisch (z.B. durch Injektion) wirken - hohe und damit langwierige Hürden einer Zulassung überwinden. Eine Massenproduktion ist oft aufwendig.
Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der Erfindung Verfahren zur Bereitstellung eines Vakzins zur Immunisierung eines Individuums gegen eine durch einen Virus verursachte, insbesondere gegen eine über den Respirationstrakt übertragene, Erkrankung, derartige Vakzine und die Verwendung solcher Vakzine zur Verfügung zu stellen, wobei eine intrinsische Manipulation vermieden wird.
Beschreibung der Erfindung
Diese Aufgabe wird gelöst durch Verfahren, Vakzine und Verwendungen gemäß den unabhängigen Patentansprüchen. Die abhängigen Ansprüche beschreiben bevorzugte Ausführungsformen.
Gemäß einem ersten Aspekt werden Verfahren zur Bereitstellung eines Vakzins bereitgestellt. Das Vakzin dient zur Immunisierung eines Individuums gegen eine durch einen Virus der
Familie der Coronaviren verursachte Erkrankung. In einem Schritt des Verfahrens wird eine Probe des Virus erhalten. Das Verfahren umfasst ferner ein Inaktivieren des Virus, sodass Nukleinsäuren mit genetischer Information des Virus zerstört oder entfernt werden. Zudem wird das inaktivierte Virus aufbereitet um ein darreichungsfähiges Vakzin zur Darreichung als inhalationsfähiges Aerosol oder als gurgelfähige Lösung zu erhalten.
Insbesondere kann es sich bei dem Virus um SARS-CoV-2 handeln.
In manchen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner eine Kultivierung des Virus der erhaltenen Probe, insbesondere in einer Zellkultur.
Das Inaktivieren des Virus kann beispielweise durch ein Bestrahlen der Probe, insbesondere mit UV-Strahlen, erfolgen.
In manchen Ausführungsformen kann das Inaktivieren des Virus ein Anwenden einer hypoosmolaren Umgebung umfassen.
Insbesondere können nach Anwenden der hypoosmolaren Umgebung die Nukleinsäuren des Virus entfernt werden.
In manchen Ausführungsformen kann das Verfahren ferner ein Anreichern des Vakzins mit einem Immunisierungswirkverstärker, z.B. Aluminiumhydroxid, umfassen.
In einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung ein Vakzin, welches durch ein Verfahren gemäß dem ersten Aspekt bereitgestellt wurde.
In einem dritten Aspekt betrifft die Erfindung eine Verwendung eines Vakzins gemäß dem zweiten Aspekt. Beispielsweise kann die Verwendung ein Darreichen zur einmaligen oder mehrmaligen Einatmung des Aerosols umfassen.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
Fig. 1 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
Es werden Verfahren zur Bereitstellung eines Vakzins zur Immunisierung eines Individuums gegen eine durch einen Virus der Familie der Coronaviren verursachte Erkrankung beschrieben.
Fig. 1 zeigt ein Verfahren 10 zur Bereitstellung eines Vakzins zur Immunisierung eines Individuums gegen eine durch einen Virus der Familie der Coronaviren verursachte Erkrankung.
Das beispielhaft beschriebene Verfahren induziert eine Immunität gegen die Erkrankung Covid-19, ohne dass es dabei zu einer klinisch apparenten bzw. schweren Infektion (v.a. ohne Pneumonie) kommt. Neben diesem konkreten Beispiel sind die beschriebenen Verfahren bei allen Viruserkrankungen der Familie der Coronaviren, die mittels Tröpfcheninfektion und Respirationstrakt übertragen werden, anwendbar.
Individuen, die sich mit dem neuartigen Corona- Virus infizieren und dabei z.B. eine Laryngitis entwickeln, sind üblicherweise sehr gut gegen eine (in anderen Fällen kritisch verlaufende) Pneumonie geschützt. Organe des Waldeyerschen Rachenringes können die Invasion des Virus im Wesentlichen immunologisch abfangen. In solchen Fällen entwickelt sich also eine Entzündung, wodurch sich relativ rasch eine Immunität aufbaut.
Strukturelle Merkmale von SARS-CoV-2 sind: Die Erbsubstanz ist eine Einzel strang-DNA bzw. RNA mit 29.903 Nukleotiden. Sie kodiert für 10 Proteine, wobei das Sl-Protein für die Bindung des Virus an eine Zelle verantwortlich zeichnet und das S2-Protein für die Fusion mit der Zellmembran. Diese Proteinstrukturen ragen wie „spikes“ aus der fetthaltigen Virushülle heraus, daher auch die Bezeichnung „Sl“ oder „S2“. Diese Spikes sind in etwa 9- 12 nm lang, die Bindung an den ACE-2-Rezeptor der Wirtszelle ist unabdingbar für die Infektions-/Reduplikations-vermittlung des Virus
Ablauf der Immunisierung:
In einem Schritt 12 wird eine Probe des Virus erhalten. Das Virus wird in einer dafür geeigneten Zellkultur vermehrt.
In einem Schritt 14 wird das Virus inaktiviert, sodass Nukleinsäuren mit genetischer Information des Virus zerstört oder entfernt werden. Das Virus und insbesondere seine RNA werden durch geeignete Maßnahmen inaktiviert (z.B. durch Bestrahlung). Alternativ kann dies erreicht werden, z.B. durch Anschwellenlassen des Virus durch hypoosmolare Kulturlösung, wodurch es platzt. Die RNA wird entfernt, die Fragmente der Hülle werden asserviert.
In einem Schritt 16 wird das inaktivierte Virus bzw. die Virushüllenfragmente in einem Aerosol zur Inhalation aufbereitet.
Das Aerosol wird durch einen Immunisierungswirkverstärker angereichert, z.B. Aluminiumhydroxid.
Die Immunisierung erfolgt durch Einatmen des Aerosols, was je nach Immunisierungseffekt mehrfach wiederholt werden kann. Zur Einatmung kann das Aerosol mittels Sprühstoß, etwa durch einen Inhalator oder ein Nasenspray, gebracht werden.
Die Applikationsweise lässt sich modifizieren: möglich ist z.B. eine Gurgellösung, sodass der untere Respirationstrakt unberührt bleibt. Umgekehrt kann man - wenn sinnvoll und erforderlich - mit „Ultravemeblem“ sehr kleine Tröpfchen hersteilen, die dann tiefer in den Respirationstrakt eindringen können.
Diese Vorgehensweise lässt sich entsprechend der individuellen Reaktion des Immunsystems anpassen (Anti-Covid-19-Antikörper-Testung von Immunglobulinen der Klasse M, A und G im Blut), es sind also unbeschränkt wiederholte Immunisierungszyklen möglich. Eine klinische Symptomatik ist nicht bis kaum zu erwarten, und wenn, dann nur sehr gering ausgeprägt. Dennoch kann eine individuelle Immunisierung erreicht werden.
Das komplette, aber RNA-inaktivierte Virus, wird keine so intensive Immunreaktion auslösen wie das native, infektiöse. Das ist auch nicht notwendig, auch eine dezente Immunisierung ist hilfreich (sog. „Stille Feiung“). Ohnehin lässt sich der Effekt durch Erhöhung der Zahl der Sprühstöße sehr dosiert intensivieren.
Hüllfragmente werden eine stärkere Immunreaktion auslösen als eine intakte Hülle. Der Grund ist, dass Fragmente sich von „vorne und hinten“, also von außen und innen dem Immunsystem präsentieren. Das erhöht den antigenen Reiz. Der antigene Reiz kann auch noch dadurch erhöht werden, dass man die Fragmente an stark antigen wirksame Proteine bindet, z.B. solche tierischer Herkunft (bspw. Bovines Serum Albumin).
Das vorgestellte Konzept zielt auf eine Immunisierung via Körperflächen („extrinsisch“), wenn auch innere ab (Respirationstrakt, Waldeyerscher Rachenring). Bisherige Immunisierungskonzepte bringen das Antigen, gegen das eine Immunisierung erzielt werden soll, in den Körper ein („intrinsisch“). Intrinsische Immunmanipulationen besitzen ein höheres Risikopotenzial, z.B. an (unerwünschten) Nebenwirkungen, als extrinsische.
Claims
1. Verfahren zur Bereitstellung eines Vakzins zur Immunisierung eines Individuums gegen eine durch einen Virus der Familie der Coronaviren verursachte Erkrankung, umfassend: - Erhalten einer Probe des Virus;
- Inaktivieren des Virus, sodass Nukleinsäuren mit genetischer Information des Virus zerstört oder entfernt werden; und
- Aufbereiten des inaktivierten Virus um ein darreichungsfähiges Vakzin zur Darreichung als inhalationsfähiges Aerosol oder als gurgelfähige Lösung zu erhalten.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei es sich bei dem Virus um SARS-CoV-2 handelt.
3. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Kultivierung des Virus der erhaltenen Probe, insbesondere in einer Zellkultur.
4. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Inaktivieren des Virus ein Bestrahlen der Probe, insbesondere mit UV-Strahlen, umfasst.
5. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Inaktivieren des Virus ein Anwenden einer hypoosmolaren Umgebung umfasst.
6. Verfahren gemäß dem vorstehenden Anspruch, wobei nach Anwenden der hypoosmolaren Umgebung die Nukleinsäuren des Virus entfernt werden.
7. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, ferner umfassend: Anreichern des Vakzins mit einem Immunisierungswirkverstärker.
8. Verfahren gemäß dem vorstehenden Anspruch, wobei der Immunisierungswirkverstärker Aluminiumhydroxid umfasst.
9. Vakzin, bereitgestellt durch ein Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche.
10. Verwendung eines Vakzins gemäß dem vorstehenden Anspruch.
11. Verwendung nach dem vorstehenden Anspruch, umfassend Darreichen zur einmaligen oder mehrmaligen Einatmung des Aerosols.
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