MucoShield – Entwicklung eines mukosalen ORFV-Vektorimpfstoffs zur Prävention respiratorischer Infektionen durch das Humane Metapneumovirus (HMPV)

Herausforderung

Das Humane Metapneumovirus (HMPV) zählt zu den Hauptursachen akuter Atemwegsinfektionen und führt jährlich zu Hunderttausenden von Hospitalisierungen, insbesondere bei vulnerablen Bevölkerungsgruppen. Trotz dieser hohen Krankheitslast existiert bislang kein zugelassener Impfstoff, was auf mehrere wissenschaftliche und technische Herausforderungen zurückzuführen ist. Klassische systemische Impfstoffe erreichen keine ausreichende lokale Immunität an den Schleimhäuten der Atemwege, wo das Virus in den Körper eindringt. Darüber hinaus weist das Virus zwei Linien (A und B) mit antigenischer Diversität auf, sodass ein wirksamer Impfstoff beide Linien abdecken muss. Eine große Hürde liegt zudem in der Überführung vielversprechender Impfstoffkandidaten in eine GMP-konforme Produktion, was robuste, skalierbare Prozesse und stabile Formulierungen erfordert, die den spezifischen Anforderungen einer intranasalen Anwendung entsprechen.

Ziele und Vorhaben

Das Konsortialprojekt MucoShield verfolgt das Ziel, einen ORFV-basierten HMPV-Impfstoffkandidaten bis zu einem klinisch anschlussfähigen Lead-Kandidaten bereitzustellen. Der Fokus liegt auf der Entwicklung einer intranasalen Formulierung, die eine nadelfreie Immunisierung ermöglicht und gezielt mukosale Antikörper sowie gewebsständige T-Zellen an der Nasenschleimhaut induziert.

Prime Vector Technologies verantwortet das Design und die Konstruktion multivalenter HMPV-Antigenkonstrukte, die In-vitro-Charakterisierung der Vektoren, die Planung und Durchführung der präklinischen Immunogenitäts- und Challenge-Studien sowie die parallele Anpassung des bestehenden GMP-Herstellungsprozesses für den HMPV-Lead-Kandidaten. Das NMI etabliert die notwendigen Immunoassays zur Erfassung von Antikörper- und T-Zell-Antworten, vergleicht verschiedene Impfstoffkandidaten in präklinischen Modellen und identifiziert immunologische Marker-Kombinationen als prädiktive Parameter für die spätere klinische Entwicklung.

Die Abteilung Virus-basierte Therapien und Technologien am Fraunhofer IGB trägt mit zwei zentralen Arbeitspaketen entscheidend zum Gelingen des Projekts bei. Im Arbeitspaket Formulierungsentwicklung verantwortet das Institut die Entwicklung einer stabilen, mucoadhäsiven intranasalen Formulierung, die mit der viralen Partikelstruktur und der Nasenschleimhaut verträglich ist. Dies umfasst das systematische Screening geeigneter Hilfsstoffe, die Optimierung von Puffersystemen hinsichtlich Stabilität und Bioaktivität sowie die umfassende physikochemische Charakterisierung bezüglich Viskosität, Osmolarität, Partikelgröße und Aggregationsverhalten unter verschiedenen Lagerungs- und Stressbedingungen. 

Im Arbeitspaket zur Up- und Downstream-Optimierung etabliert das Fraunhofer IGB einen skalierbaren Diafiltrationsprozess für den Pufferaustausch und optionale Konzentrierung, der direkt in den bestehenden ORFV-Herstellungsprozess integriert werden kann. Ziel ist die Entwicklung eines technologisch robusten und regulatorisch anschlussfähigen Formulierungsbausteins für die spätere GMP-Produktion. 

Auswirkung

Das Projekt MucoShield adressiert einen erheblichen medizinischen Bedarf und schafft nachhaltigen Mehrwert auf mehreren Ebenen. Aus medizinischer Perspektive könnte ein intranasaler Impfstoff Infektionen direkt an der Eintrittspforte blockieren und damit die Virusübertragung reduzieren, was insbesondere für vulnerable Gruppen wie Kinder und ältere Menschen von hoher Relevanz ist.

Aus der technologischen Innovationsperspektive stellen die am Fraunhofer IGB entwickelte intranasale Formulierung und der skalierbare Diafiltrationsprozess innovative CMC-Bausteine dar, die auch für andere respiratorische Impfstoffe nutzbar sind und die ORFV-Plattform für künftige Anwendungen stärken.