Die Berliner Capsulution Nanoscience AG hat mit dem Tübinger Biotechnologie-Unternehmen EMC microcollections GmbH und der Charité-Universitätsmedizin Berlin einen Kooperationsvertrag geschlossen. Ziel der dreijährigen Zusammenarbeit ist die Entwicklung topischer Vakzine, also von Impfstoffen, die durch einfaches Auftragen auf die Haut zur Behandlung von Krebs oder zur Vorbeugung von Infektionskrankheiten eingesetzt werden können. Mit von der Partie bei dem vom BMBF mit einer Million Euro geförderten Gemeinschaftsprojekt ist auch das Institut für Zellbiologie der Universität Tübingen.
Basis des Impfstoffes für das nadelfreie, nicht invasive Verfahren sind einmalige und aufeinander abgestimmte Entwicklungen der beteiligten Partner: So konnte bereits in erfolgreichen Vorarbeiten die Zusammensetzung der Grundkomponenten synthetischer Impfstoffe vom Bereich Immunologie der Charité Hautklinik in Zusammenarbeit mit der Universität Tübingen und der EMC microcollections GmbH aufgeklärt werden. Der Bereich Hautphysiologie der Charité liefert Erkenntnisse für die optimale Penet-ration der Substanzen durch die Haut, während die Capsulution Nanoscience AG ihre funktionalisierten Nanopartikel als Trägersysteme für Impfstoffe qualifiziert.
„Um unser gemeinsames Ziel zu erreichen, müssen wir die immunologisch aktiven Komponenten auf die spezifischen Anforderungen des Immunsystems in der Haut abstimmen“, erklärt CEO, Prof. Karl-Heinz Wiesmüller, von EMC microcollections GmbH. Gleichzeitig seien geeignete Applikationsformen zu entwickeln. Im Besonderen müssten die Transportpartikel an die Größenverhältnisse in den Haarfollikeln angepasst werden. „Hierfür testen wir Nanopartikel definierter Größen zwischen 400 nm und 1000 nm“, beschreibt Capsulutions Projektmanager Lars Dähne weiter. Die gestellte Aufgabe sei, genau bis zu den Haarfollikeln vorzudringen. Die darunter liegen den Hautschichten und Talgdrüsen sollen dagegen nicht mehr erreicht werden. Schließlich sei nur oberhalb der Talgdrüsen der natürliche Reinigungsmechanismus der Haut in der Lage, die leeren Partikel auch wieder auszuscheiden.
In den Haarfollikeln treffen die Impfpartikel auf ein dichtes Netz von Immunzellen. Die hier ansässigen Langerhanszellen und dendritischen Zellen des angeborenen Immunsystems nehmen die schließlich freigesetzten Vakzinkomponenten auf und präsentieren sie dem Immunsystem. „Kritisch sei vor allem“, so Dähne, „ob die Menge an freigesetztem Vakzin pro Partikel und Zeiteinheit genügt, um eine Sensibilisierung zu erreichen.“ Capsulutions LBL®-Technologie liefere hierfür viel versprechende Lösungsansätze.
Das von EMC microcollections und der Charité entwickelte Minimalvakzin besteht nur aus den drei für eine erfolgreiche Immunisierung unbedingt notwendigen Substanzgruppen. Die erste, ein Cocktail aus verschiedenen bekannten Antigenfragmenten aktiviert zytotoxische Zellen gegen einen bestimmten Erregertyp, während die zwei anderen Gruppen die allgemeine Immunantwort induzieren. Die in ihren physikalisch-chemischen Eigenschaften sich deutlich unterscheidenden Gruppen müssen jetzt so auf die Partikel aufgebracht werden, dass sie sich aufgrund einer Ladungsänderung im Haarfollikel, dem sogenannten follikulären pH-Shift, zeitgleich aus den Partikeln freisetzen. „Dies ist ein Aufgabenteil, den wir mit Hilfe unserer LBL® -Technologie lösen wollen“, so Dähne. Schließlich dürfe vor Ort keine der drei Komponenten fehlen.
Mit dem neuen Impfverfahren lassen sich im Vergleich zu herkömmlichen Impfungen Komplikationen wie Entzündungen, Schmerzen an der Einstichstelle oder allergische Reaktionen vermeiden. Besonders in Entwicklungsländern, wo eine Mehrfachverwendung von Einmalspritzen nicht selten ist, soll es die Verbreitung von Infektionskrankheiten wie HIV und Hepatitis durch herkömmliche intramuskuläre Impfungen verhindern. Hierzulande werden vor allem Kleinkinder von der schmerzlosen Metho-de profitieren.
Basis des Impfstoffes für das nadelfreie, nicht invasive Verfahren sind einmalige und aufeinander abgestimmte Entwicklungen der beteiligten Partner: So konnte bereits in erfolgreichen Vorarbeiten die Zusammensetzung der Grundkomponenten synthetischer Impfstoffe vom Bereich Immunologie der Charité Hautklinik in Zusammenarbeit mit der Universität Tübingen und der EMC microcollections GmbH aufgeklärt werden. Der Bereich Hautphysiologie der Charité liefert Erkenntnisse für die optimale Penet-ration der Substanzen durch die Haut, während die Capsulution Nanoscience AG ihre funktionalisierten Nanopartikel als Trägersysteme für Impfstoffe qualifiziert.
„Um unser gemeinsames Ziel zu erreichen, müssen wir die immunologisch aktiven Komponenten auf die spezifischen Anforderungen des Immunsystems in der Haut abstimmen“, erklärt CEO, Prof. Karl-Heinz Wiesmüller, von EMC microcollections GmbH. Gleichzeitig seien geeignete Applikationsformen zu entwickeln. Im Besonderen müssten die Transportpartikel an die Größenverhältnisse in den Haarfollikeln angepasst werden. „Hierfür testen wir Nanopartikel definierter Größen zwischen 400 nm und 1000 nm“, beschreibt Capsulutions Projektmanager Lars Dähne weiter. Die gestellte Aufgabe sei, genau bis zu den Haarfollikeln vorzudringen. Die darunter liegen den Hautschichten und Talgdrüsen sollen dagegen nicht mehr erreicht werden. Schließlich sei nur oberhalb der Talgdrüsen der natürliche Reinigungsmechanismus der Haut in der Lage, die leeren Partikel auch wieder auszuscheiden.
In den Haarfollikeln treffen die Impfpartikel auf ein dichtes Netz von Immunzellen. Die hier ansässigen Langerhanszellen und dendritischen Zellen des angeborenen Immunsystems nehmen die schließlich freigesetzten Vakzinkomponenten auf und präsentieren sie dem Immunsystem. „Kritisch sei vor allem“, so Dähne, „ob die Menge an freigesetztem Vakzin pro Partikel und Zeiteinheit genügt, um eine Sensibilisierung zu erreichen.“ Capsulutions LBL®-Technologie liefere hierfür viel versprechende Lösungsansätze.
Das von EMC microcollections und der Charité entwickelte Minimalvakzin besteht nur aus den drei für eine erfolgreiche Immunisierung unbedingt notwendigen Substanzgruppen. Die erste, ein Cocktail aus verschiedenen bekannten Antigenfragmenten aktiviert zytotoxische Zellen gegen einen bestimmten Erregertyp, während die zwei anderen Gruppen die allgemeine Immunantwort induzieren. Die in ihren physikalisch-chemischen Eigenschaften sich deutlich unterscheidenden Gruppen müssen jetzt so auf die Partikel aufgebracht werden, dass sie sich aufgrund einer Ladungsänderung im Haarfollikel, dem sogenannten follikulären pH-Shift, zeitgleich aus den Partikeln freisetzen. „Dies ist ein Aufgabenteil, den wir mit Hilfe unserer LBL® -Technologie lösen wollen“, so Dähne. Schließlich dürfe vor Ort keine der drei Komponenten fehlen.
Mit dem neuen Impfverfahren lassen sich im Vergleich zu herkömmlichen Impfungen Komplikationen wie Entzündungen, Schmerzen an der Einstichstelle oder allergische Reaktionen vermeiden. Besonders in Entwicklungsländern, wo eine Mehrfachverwendung von Einmalspritzen nicht selten ist, soll es die Verbreitung von Infektionskrankheiten wie HIV und Hepatitis durch herkömmliche intramuskuläre Impfungen verhindern. Hierzulande werden vor allem Kleinkinder von der schmerzlosen Metho-de profitieren.
