Warum gibt es noch keinen Impfstoff gegen Aids?

Autor: Sun Caijun (School of Public Health, Sun Yat-sen-Universität (Shenzhen)/Guangzhou Institutes of Biomedicine and Health, Chinesische Akademie der Wissenschaften)

Der Artikel stammt vom offiziellen Account der Science Academy (ID: kexuedayuan)

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Die Lage bei der Prävention und Bekämpfung von AIDS ist düster, das ist eine Tatsache, die jeder weiß. Rätselhaft ist jedoch, dass es sich bei AIDS um eine typische, durch Viren verursachte Infektionskrankheit handelt und dass Impfstoffe die größte Erfindung der Menschheit im Kampf gegen Viren sind. Durch Impfungen konnten die Pocken ausgerottet und die Ausbreitung von Polio, Hepatitis B und anderen Infektionskrankheiten wirksam eingedämmt werden. Warum gibt es noch immer keinen wirksamen Impfstoff gegen die weit verbreitete Krankheit AIDS?

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HIV ist ein kleines Virus, aber eine große Bedrohung

AIDS ist die Abkürzung für „Acquired Immune Deficiency Syndrome“, was von der englischen Abkürzung AIDS (Acquired Immune Deficiency Syndrome) stammt. Es handelt sich um eine chronische, fortschreitende und tödliche Erkrankung, die durch eine Infektion mit dem humanen Immundefizienzvirus (HIV) verursacht wird. AIDS wurde Anfang der 1980er Jahre entdeckt. Damals handelte es sich um eine wirklich tödliche Krankheit. Fast alle Patienten mit ähnlichen Symptomen starben schnell an opportunistischen Infektionen und systemischem Organversagen, das durch das Virus verursacht wurde.

Das HIV-Virus wird hauptsächlich auf drei Wegen auf den menschlichen Körper übertragen: durch sexuelles Verhalten (homosexuell und heterosexuell), durch Blut (z. B. durch unsaubere Injektionen in der Vorgeschichte, unsaubere Operationen, unsaubere Bluttransfusionen oder Blutspenden usw.) und durch Übertragung von der Mutter auf das Kind.

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Aus rein biologischer Sicht ist dieses Virus sehr „klein“, mit einem Genom von nur 10 kb und der Möglichkeit, nur 9 Gene zu kodieren, aber der Schaden, den es verursacht, ist sehr „groß“. Aktuelle Daten der Weltgesundheitsorganisation (WHO) und des Gemeinsamen AIDS-Programms der Vereinten Nationen zeigen, dass es weltweit noch immer 36,9 Millionen HIV-Infizierte gibt und etwa 35,4 Millionen Menschen an AIDS gestorben sind. Mit anderen Worten: Das HIV-Virus hat weltweit mindestens 70 Millionen Menschen infiziert, mehr als die Todesopfer des Zweiten Weltkriegs forderten. Und die Zahl der Infizierten steigt weiterhin um etwa zwei Millionen pro Jahr (1,8 Millionen im Jahr 2017).

Auch die HIV/AIDS-Epidemie in meinem Land ist sehr ernst. Daten der 5. Nationalen AIDS-Akademiekonferenz, die 2018 in Kunming stattfand, zeigten, dass es in meinem Land mindestens 820.000 überlebende HIV/AIDS-Patienten gibt, und der rasante Wachstumstrend ist ungebrochen. So wurden allein im Jahr 2017 135.000 Neuinfektionen festgestellt. Noch beunruhigender ist die Tatsache, dass sich die AIDS-Epidemie in meinem Land von einer lokalen Hochrisikogruppe wie Drogenabhängigen und Blutverkäufern auf eine sexuelle Übertragung in der Gesamtbevölkerung verlagert hat. Mehr als 95 % der Neuinfizierten haben sich durch homo- oder heterosexuellen Geschlechtsverkehr angesteckt.

Warum ist es so schwierig, einen AIDS-Impfstoff zu entwickeln?

Durch Impfstoffe konnten die Pocken ausgerottet und die Ausbreitung zahlreicher Infektionskrankheiten, darunter Polio und Hepatitis B, wirksam eingedämmt werden. Die Vorbeugung von Infektionskrankheiten durch Impfungen ist eine der größten Errungenschaften der Menschheit im 20. Jahrhundert im Bereich der öffentlichen Gesundheit. „Impfungen haben einen unübertroffenen Einfluss auf die Senkung der Sterblichkeit und die Förderung des Bevölkerungswachstums.“

Allerdings gibt es für den Menschen noch keinen wirksamen Impfstoff gegen HIV.

AIDS wurde erstmals 1981 von Menschen entdeckt und gemeldet, und das HIV-Virus wurde 1983 isoliert. Die Menschen waren damals sehr optimistisch und glaubten, dass man, da der Erreger so schnell entdeckt worden war, rasch einen Impfstoff gegen AIDS entwickeln könnte, indem man einfach den Erfahrungen bei der Entwicklung anderer Virusimpfstoffe folgte.

Bereits 1984 verkündete der Surgeon General der USA, dass in zwei Jahren ein AIDS-Impfstoff verfügbar sein werde. Mehr als ein Jahrzehnt später, im Jahr 1997, kündigte US-Präsident Clinton voller Zuversicht das „Manhattan-Projekt für einen AIDS-Impfstoff“ an, das in seiner Bedeutung mit dem „Manhattan-Projekt für die Atombombe“, das Präsident Roosevelt 1939 angekündigt hatte, und dem „Manhattan-Projekt für eine bemannte Mondlandung“, das Präsident Kennedy 1961 angekündigt hatte, vergleichbar war. „Vor 36 Jahren setzte sich Präsident Kennedy das Ziel, den Mond zu erreichen, und wir haben es vorzeitig erreicht. Lassen Sie uns heute, im biologischen Zeitalter, ein neues nationales wissenschaftliches Ziel setzen: Lassen Sie uns das nächste Jahrzehnt der Entwicklung eines AIDS-Impfstoffs widmen.“

Doch auch wenn das „Manhattan-Projekt für die Atombombe“ und das „Manhattan-Projekt für eine bemannte Mondlandung“ nach jeweils sechs bzw. acht Jahren erfolgreich abgeschlossen wurden, also mehr als 20 Jahre nach der Ankündigung des „Manhattan-Projekts für einen AIDS-Impfstoff“, ist ein AIDS-Impfstoff immer noch ein Traum und die AIDS-Epidemie wütet immer noch auf der ganzen Welt.

Die Entwicklung eines wirksamen Impfstoffs gegen Aids ist zu einem der schwierigsten wissenschaftlichen Probleme geworden und zahllose Wissenschaftler haben und kämpfen ihr Leben lang darum. Obwohl die Entwicklung eines AIDS-Impfstoffs bereits in den 1980er Jahren begonnen hat, liegt die Erfolgsquote der Menschheit im Kampf gegen das AIDS-Virus bei 0:200! Das stimmt, das AIDS-Virus hat mehr als 200 Schlachten gewonnen und es gibt immer noch keinen erfolgreichen Impfstoff.

Es gibt viele Gründe, warum die Entwicklung von AIDS-Impfstoffen so schwierig ist. Zu den wichtigsten gehören:

1. HIV ist sehr variabel und seine Spur ist schwer zu finden, ebenso wie es 72 verschiedene Formen annehmen kann. Herkömmliche Methoden der Impfstoffforschung sind im Kampf gegen HIV wirkungslos.

2. Das HIV-Virus kann sich wie ein Hundehautpflaster in das Genom der Wirtszelle integrieren und kann daher nicht entfernt werden, es sei denn, die Zelle wird abgetötet. Dies stellt sowohl für die Behandlung als auch für die Impfstoffentwicklung ein großes Problem dar.

3. Das HIV-Virus kann nur Menschen infizieren und kann keine anderen Arten infizieren und Krankheiten verursachen (einige Orang-Utan-Arten können infiziert werden, erkranken aber nicht). Daher mangelt es in der HIV-Impfstoffforschung an guten Tiermodellen.

4. Kommerzielle Faktoren. Die derzeitige AIDS-Medikamententherapie erfordert von den Patienten eine lebenslange Einnahme der Medikamente, was vielen Pharmaunternehmen enorme Gewinne beschert. Aus diesem Grund möchten sie nicht (psst, man sollte öffentlich sagen, dass sie daran kein großes Interesse haben) in die Forschung und Entwicklung eines AIDS-Impfstoffs investieren.

Modifiziert von: Cohen. Wissenschaft. 2017. Das Versagen eines vielversprechenden AIDS-Impfstoffs versetzt die Branche in Erstaunen

Die „drei großen Schlachten“ bei der Entwicklung eines AIDS-Impfstoffs

Wenn man auf die Geschichte der AIDS-Impfstoffforschung und -entwicklung zurückblickt, kann man sagen, dass die Suche nach einem wirksamen Impfstoff der Suche nach der Nadel im Heuhaufen gleicht. Es ist ein Prozess voller Wendungen und Zögern. Wenn man auf die über 200 Schlachten unterschiedlicher Größenordnung zurückblickt, kann man feststellen, dass die Menschen zwar immer in einem passiven Zustand der Niederlage waren, aber nicht aufgaben.

Die Forschung zu AIDS-Impfstoffen kann in drei Phasen unterteilt werden: Impfstoffe, die eine humorale Immunität hervorrufen; Impfstoffe, die eine T-Zell-Immunität induzieren; und Impfstoffe, die sowohl Antikörper- als auch zelluläre Immunität induzieren. Wir können diese Phasen mit den drei großen Schlachten vergleichen, die der Mensch gegen das HIV-Virus schlägt. Obwohl die Menschheit nach diesen drei großen Schlachten noch nicht von der bösartigen Krankheit AIDS befreit ist, hat sie doch die Richtung gefunden, weiter voranzuschreiten und zu kämpfen, und hat den Beginn des Sieges erlebt.

Erste Kampfphase

Das Ziel dieser Kampagne ist die Induktion neutralisierender Antikörper gegen HIV auf Basis der klassischen Impfstrategie. Die 1984 begonnene AIDS-Impfstoffforschung konzentrierte sich auf die Induktion von Antikörpern zur Vorbeugung einer Virusinfektion, ohne die Rolle der zellulären Immunität zu berücksichtigen. Zwei klinische Phase-III-Studien zu AIDS-Impfstoffen, die 2003 in Europa, den USA und Thailand abgeschlossen wurden, waren klinische Bestätigungen der Forschungsergebnisse der ersten Phase der AIDS-Impfstoffentwicklung in praktischer Hinsicht. Die Ergebnisse zeigten, dass Impfstoffe, die lediglich die Antikörperproduktion anregen, keinen wirklichen Schutzeffekt haben. Der Kampf ist noch nicht vorbei und viele Wissenschaftler arbeiten noch immer an der Entwicklung neuer Immunisierungsstrategien zur Induktion breitbandiger neutralisierender Antikörper.

Zweite Kampfphase

Nach vielen fehlgeschlagenen Experimenten mit Strategien zur Antikörperinduktion begann man, über die Richtung der Forschung und Entwicklung von AIDS-Impfstoffstrategien nachzudenken und konzentrierte die meisten seiner Bemühungen auf eine andere Richtung, nämlich die Betonung der Fähigkeit von Impfstoffen, wirksame zelluläre Immunreaktionen hervorzurufen.

In dieser Phase der Kampagne werden hauptsächlich rekombinante virale Vektorimpfstoffe eingesetzt, die zelluläre Immunreaktionen auslösen (Vacciniavirus, Adenovirus, Kanarienpockenvirus usw.), da zelluläre Immunreaktionen die Virusreplikation und -infektion theoretisch wirksam kontrollieren können und mathematische Modelle zudem zeigen, dass eine Verringerung der Viruslast um einen Log-Wert die Übertragungsrate in der Bevölkerung wirksam senken kann, sodass klinische Studien Aufschluss über die Anwendungsaussichten dieses Impfstoffs geben können.

Eine der bemerkenswertesten Errungenschaften ist der von Merck entwickelte AIDS-Impfstoff, bei dem das humane Adenovirus Typ 5 als Vektor verwendet wird. Den im September 2007 veröffentlichten Ergebnissen klinischer Studien zufolge kann jedoch allein durch die Betonung der zellulären Immunantwort kein Schutzeffekt erzielt werden. Das Versagen dieses T-Zell-Impfstoffs war zweifellos ein schwerer Schlag für die Impfstoffforschung und -entwicklung. Früher wurde die Entwicklung eines wirksamen Impfstoffs gegen Aids in Frage gestellt und auf dem gesamten Gebiet herrschte eine Atmosphäre der Verzweiflung.

Die dritte Kampfphase

Trotz unzähliger Fehlschläge gaben die Wissenschaftler nicht auf. Nach einer kurzen Pause starteten sie einen weiteren Angriff auf das AIDS-Virus. Wissenschaftler gehen derzeit allgemein davon aus, dass ein wirksamer AIDS-Impfstoff gleichzeitig ausgewogene humorale und zelluläre Immunreaktionen hervorrufen muss.

Bei einer Virusinfektion dienen neutralisierende Antikörper als erste Verteidigungslinie und können das Virus teilweise neutralisieren, wodurch Zeit für die Aktivierung nachfolgender zellvermittelter Gedächtnisreaktionen gewonnen wird. Starke zelluläre Immunreaktionen können virusinfizierte Zellen eliminieren und die Viruslast verringern, wodurch die Übertragungsrate von HIV in der Bevölkerung sinkt. Daher liegt der Schwerpunkt dieser Phase auf dem Gleichgewicht zwischen humoralen und zellulären Immunreaktionen. DNA-Impfstoffe, Lebendimpfstoffe auf Vektorbasis und multivalente Proteinimpfstoffe werden umfassend entwickelt. Die kombinierte Immunisierung mit verschiedenen Impfstoffen (Primär-/Boost-Strategie) hat sich zum Hauptschwerpunkt der AIDS-Impfstoffentwicklung entwickelt.

Der neue Kombinationsimpfstoff (RV144), der vom US-Militär und Thailand entwickelt und im September 2009 angekündigt wurde, kann das Risiko einer HIV-Infektion beim Menschen um 31,2 % senken. Dies ist das erste Mal in der Geschichte der Menschheit, dass die Machbarkeit der Entwicklung eines wirksamen AIDS-Impfstoffs am Menschen nachgewiesen wurde. Dieses Experiment gibt uns Hoffnung auf die Entwicklung eines wirksamen AIDS-Impfstoffs. Um den ultimativen wirksamen AIDS-Impfstoff zu finden, versuchen Forscher, darunter auch mein Team, mehrere verschiedene Impfstofftypen zu kombinieren, um die beste Kombination zu finden.

Die Daten stammen aus der IAVI-Datenbank für klinische Studien.

Abschluss

Auf dem Weg zur Bekämpfung dieses beispiellosen Feindes des Jahrhunderts – AIDS – haben zahllose Wissenschaftler ihr Leben lang dafür gekämpft, tun dies immer noch und werden dies auch weiterhin tun.

Eine hochaktive antiretrovirale Therapie (auch als „Cocktail-Therapie“ bekannt) kann den Verlauf von AIDS wirksam kontrollieren und den Infizierten ermöglichen, „wie normale Menschen“ in Würde zu leben. Allerdings kontrolliert diese Therapie das Virus nur vorübergehend und kann es nicht vollständig aus dem Körper eliminieren. Solange die Medikamente abgesetzt werden, verhält sich das unterdrückte HIV-Virus wie ein Affe unter dem Fünf-Finger-Berg, dem sein „Siegel-Talisman“ entfernt wurde, und nutzt seine eigene Urkraft, um sich zu erholen. Daher müssen AIDS-Patienten nach einer Infektion lebenslang Medikamente einnehmen.

Um die AIDS-Epidemie vollständig unter Kontrolle zu bringen und auszurotten, ist Prävention der beste Weg. Zur Prävention gehören Verhaltensinterventionen und Impfungen. Zu den Verhaltensinterventionen gehört eine verstärkte Aufklärung über Gesundheit und Hygiene. Förderung der Methadon-Substitutionstherapie und sauberer Nadeln für Drogenkonsumenten; Vermeidung riskanten Sexualverhaltens, Förderung des Wissens über Safer Sex und Selbsthygiene; und suchen Sie so schnell wie möglich einen Arzt auf, wenn eine Infektion festgestellt wird. Bevor ein wirksamer AIDS-Impfstoff entwickelt wird, ist eine Verhaltensintervention ein wirksames und notwendiges Mittel zur AIDS-Prävention.

Das ultimative Ziel der Menschheit, einer HIV-Infektion wissenschaftlicher und effektiver vorzubeugen, sollte ein wirksamer AIDS-Impfstoff sein. Auf dem langen Weg zur Entwicklung eines AIDS-Impfstoffs haben die Wissenschaftler hart gearbeitet und nie aufgegeben. Das Forschungsteam des Autors konzentriert sich seit langem auf die Untersuchung neuer Strategien zur AIDS-Prävention und -Behandlung. Es wurden zahlreiche innovative Aufgaben in den Bereichen Impfstoffentwicklung, Immuntherapie, Infektionsmechanismen usw. durchgeführt und eine Reihe neuer AIDS-Impfstrategien erforscht. Wie viele Jahre muss die Menschheit auf einen erfolgreichen AIDS-Impfstoff warten? Eine konkrete Zahlenangabe können wir noch nicht geben, aber wir sind auf dem Weg zur Lösung …

Quellen:

1. Sun C.J., Chen Z.W., Chen L., Zhang L.Q. Eingeladene Rezension: Forschungsfortschritt bei innovativen AIDS-Schleimhautimpfstoffen. Chinesisches Journal für Mikrobiologie und Immunologie. 2013, 33(1 ):24-28

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4. Xiaoyu Wang#, Caijun Sun#, Pingchao Li, Tongjin Wu, Hangyu Zhou, Dong Yang, Yichu Liu, Xiuchang Ma, Zhiyong Song, Qinggong Nian, Liqiang Feng, Chengfeng Qin*, Ling Chen* und Ruikang Tang*. Impfstoffentwicklung mit dualfunktionaler Mineralhülle: Eine vielversprechende Strategie zur Überwindung bestehender Immunität. Fortschrittliche Materialien. 2016, 28(4):694-700.

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