Forscher haben mit KI einen Impfstoff entwickelt, der vor vielen Vogelgrippe-Varianten schützt. Das könnte Biosicherheit und Gesundheitssysteme deutlich stärken.
Forscher der University of Cambridge haben mit Hilfe Künstlicher Intelligenz einen neuen Impfstoff entwickelt. Er richtet sich mit einer einzigen Impfung gegen mehrere Stämme der Vogelgrippe, nicht nur gegen eine einzelne Variante. Nach ihren Angaben könnte der Impfstoff sogar vor Varianten schützen, die noch gar nicht entstanden sind.
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Der Impfstoff gehört zu einer neuen Generation von Vakzinen, die auf mehrere Stämme desselben Virus zielen. Ziel ist es, besser auf künftige Gesundheitskrisen vorbereitet zu sein, auch auf Bedrohungen, die heute noch unbekannt sind.
„Unser neuer Breitband-Impfstoff schützt nicht nur vor einer einzelnen Variante der Vogelgrippe, sondern vor einer großen Spannbreite an Varianten“, sagte Jonathan Heeney vom Lab of Viral Zoonotics der University of Cambridge, der die Arbeit leitete.
„Er ist so konzipiert, dass er die Entwicklung des Virus vorausnimmt, statt nur darauf zu reagieren“, fügte er hinzu.
Die Studie, veröffentlicht in Cell Reports Medicine (Quelle auf Englisch), zeigt, dass der neue Impfstoff einen breiteren Schutz bietet und die Überlebensraten verbessert. Im Vergleich dazu erreichen Standard-Impfstoffkandidaten, die nur einen derzeit für die Pandemievorbereitung eingelagerten Stamm abdecken, schlechtere Werte.
Wie die Coronaviren, die COVID-19 und viele andere neu auftretende Infektionskrankheiten verursacht haben, ist auch die Vogelgrippe ein RNA-Virus. RNA-Viren gelten als besondere Gefahr für die menschliche Gesundheit, weil sie sich schnell zu neuen Stämmen verändern können. Diese können von Tieren auf Menschen überspringen und unserem Immunsystem ausweichen, ebenso wie dem Schutz durch bestehende Impfstoffe.
Die derzeitige Pandemievorbereitung beruht darauf, Impfstoffe gegen einzelne bereits bekannte Virusvarianten zu lagern. Nach Ansicht der Autoren sind die neuen Impfstoffe eine entscheidende Neuerung für die nationale Biosicherheit und für widerstandsfähigere öffentliche Gesundheitssysteme.
„Wir können sofort auf Virusausbrüche und Pandemien reagieren, statt immer hinterherzulaufen und mit einem Impfstoff zu antworten, dessen Zielstamm sich bereits verändert hat“, sagte Heeney.
Impfstoffe der neuen Generation
Die Forscher sammelten genetische Sequenzdaten von Vogelgrippeviren, die weltweit in Überwachungsprogrammen erfasst wurden, darunter Proben von Wildtieren, Nutztieren und Menschen, die sich mit der Vogelgrippe infiziert hatten.
Mit rechnergestützten und evolutionären Algorithmen entwarfen sie fünf KI-optimierte synthetische Antigene. Diese sollen die weltweite Vielfalt der Vogelgrippeviren abbilden und verhindern, dass das Virus dem Immunschutz entkommt.
Der Wirkstoff in einem Impfstoff, das sogenannte Antigen, löst im Körper eine Immunreaktion aus. Dadurch lernt das Immunsystem, künftige Infektionen durch einen Erreger mit genau diesem Antigen abzuwehren.
„Der Einsatz von KI beschleunigt die Entwicklung von Impfstoffen enorm. Danach können wir die Impfstoffkandidaten im Labor prüfen und sicherstellen, dass sie robust und sicher sind“, sagte Heeney.
In der neuen Studie schützte der Impfstoff Mäuse und Frettchen vollständig vor einer Reihe genetisch unterschiedlicher Varianten des Virus, das die Vogelgrippe auslöst. Alle diese Varianten haben bereits zu Infektionen beim Menschen geführt und gelten als potenzielle Pandemiebedrohungen. Von den Tieren, die mit dem bestehenden Vogelgrippe-Impfstoff der World Health Organization immunisiert wurden, überlebte nur die Hälfte die Exposition gegenüber denselben Viren.
Als nächstes soll der neue Vogelgrippe-Impfstoff in klinischen Studien mit Menschen getestet werden. Ziel ist, ihn bei einem Ausbruch verfügbar zu machen und den neuen Ansatz auch auf saisonale Grippeimpfstoffe sowie andere sich rasch verändernde RNA-Viren auszuweiten.
Entwickelt wurde der Impfstoff von der University of Cambridge und ihrem Unternehmen DIOSynVax Ltd. Er ist der jüngste in einer Reihe neuer Impfstoffe, deren Wirkstoff darauf ausgelegt ist, in einer einzigen Impfung langanhaltenden Schutz vor Tausenden Virusvarianten zu bieten.
Bereits Anfang dieses Jahres entwickelte das Team den ersten vollständig mit KI gestalteten Impfstoff, der an Menschen getestet wird. Er soll einen dauerhaften Schutz gegen ein breites Spektrum von Viren bieten, etwa gegen Ebola und Vertreter der Coronavirus-Gruppe, selbst wenn sie weiter mutieren.