„Mithilfe von speziell aufgebauten Nanopartikeln, die die Arbeitsgruppe Funktionale Nanomaterialien an der Kieler Universität entwickelt hat, konnten wir unsere Studie umsetzen und beweisen, dass das Microbivac-Konzept funktioniert. Es ist uns gelungen, eine effektive Kombination aus Mikrobizid und einen intravaginalem Impfstoff zu entwickeln, um Genitalherpesviren einzudämmen. Diese Herpesart ist eine immer häufiger vorkommende Erkrankung, die die Verbreitung von HIV und AIDS befördert“, sagt Professor Deepak Shukla, UIC. Dr. Thessicar Antoine und Dr. Satvik Hadigal, beide ebenfalls Erstautorin und Erstautor vom UIC, sind sich sicher, dass das von ihrem Team entwickelte neuartige Impfstoffdesign die einzige Lösung für dieses wachsende Gesundheitsproblem ist. Ihre Ergebnisse veröffentlichte das internationale Team in der aktuellen Ausgabe (27. April) des Fachmagazins Journal of Immunology.
Das vielversprechende Microbivac-Konzept basiert auf komplexen Zinkoxid-Strukturen, genannt Tetrapoden. Diese 3D-Strukturen werden mittels Flammentransport-Synthese im Kieler Labor besonders schonend hergestellt, ohne den Einsatz von weiteren Chemikalien. Das macht sie interessant für biomedizinische Anwendungen, weiß Professor Rainer Adelung von der CAU: „Die Zinkoxid-Tetrapoden sind besonders biokompatibel. Zur gleichen Zeit ermöglichen ihre einzigartigen physikalischen und chemischen Merkmale antivirale Behandlungen und verbessern die Immunaktivität. Um diese Eigenschaften zu verstärken, haben wir mithilfe von ultraviolettem Licht die Tetrapoden verändert und die Anzahl der natürlich vorkommenden Defekte auf der Oberfläche erhöht. Diese Defekte binden Viruspartikel. Normalerweise sorgen die Oberflächendefekte für effiziente Elektronik. Es ist faszinierend, dass sie in einem völlig anderen Kontext dazu in der Lage sind, Genitalherpes-Viren zu immobilisieren.“
“Neben ihren antiviralen Eigenschaften zeigen die Zinkoxid-Tetrapoden auch großes Potenzial, die Immunreaktion von Zellen um Läsionen herum zu verbessern und damit eine schnellere Wundheilung zu ermöglichen“, erklärt Professor Bellur S. Prabhakar, UIC. Das bedeute, sobald der Virus an das Zinkoxid gebunden ist, interagieren die Zellen des Immunsystems mit dem Virus und regen die Produktion von Antikörpern an, die wie ein körpereigener Impfstoff funktionieren. Die antiviralen und immunaktivierenden Eigenschaften machen die Zinkoxid-Tetrapoden zu Mikrobizid und Impfstoff in einem. Diese Kombination nennen die Forschenden Microbivac.
„Unsere flammenbasierte Technik ist auch für die Produktion großer Mengen geeignet. Deshalb könnte der neu entwickelte Wirkstoff gegen Genitalherpes nach seiner Zulassung künftig auch industriell hergestellt werden“, sagt Dr. Yogendra Kumar Mishra von der Kieler Universität. Das gemeinsame Patent der Teams aus Illinois und Kiel soll Grundlage für ein Startup-Unternehmen sein.
Nach der mehrjährigen, sehr erfolgreichen Tierversuchsphase sind im nächsten Schritt klinische Studien am Menschen geplant. Verlaufen diese ebenso positiv, steht einer Zulassung des Zinkoxid-Impfstoffes als Medikament in den kommenden Jahren nichts mehr im Wege. Dass die weiteren Studien erfolgreich sein werden, steht für die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler fest. Schließlich sei Zinkoxid, so Adelung, sehr arm an Nebenwirkungen und bereits heute vielfach in der äußeren Anwendung bekannt, beispielsweise in Zinksalben.
Originalpublikation:
Intra-vaginal Zinc Oxide Tetrapod Nanoparticles as Novel Immunoprotective Agents against Genital Herpes; Thessicar E. Antoine, Satvik Hadigal, Abraam Yakoub, Yogendra Kumar Mishra, Palash Bhattacharya, Christine Haddad, Tibor Valyi-Nagy, Rainer Adelung, Bellur S. Prabhakar, Deepak Shukla, Journal of Immunology, 2016. doi: 10.4049/jimmunol.1502373
Fotos :
Zinkoxid. Foto/Copyright : Christian Urban/CAU
Beide Aufnahmen zeigen Zinkoxid-Tetrapoden. Rechts wird gerade ein Virus an eine Tretrapode gebunden.
Credit : Deepak Shukla
Credit: Deepak Shukla
Yogendra Mishra. Foto/Copyright : Christian Urban/CAU
Kontakt :
Prof. Dr. Deepak Shukla
Department of Ophthalmology & Visual Sciences
Department of Microbiology & Immunology
University of Illinois at Chicago, USA
Tel.: +1 312 355 0908
Email: dshukla@uic.edu
PD Dr. Yogendra Kumar Mishra
Functional Nanomaterials
Institute for Materials Science
Kiel University, Germany
Tel.: +49 (0)431/880 6183
Email: ykm@tf.uni-kiel.de
Prof. Dr. Rainer Adelung
Functional Nanomaterials
Institute for Materials Science
Kiel University, Germany
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