Das Labor für virale Zoonosen am Department of Veterinary Medicine der Universität Cambridge hat am 5. November in der Fachzeitschrift Cell Reports Medicine eine Studie veröffentlicht, die einen mit KI-Unterstützung entworfenen Impfstoffkandidaten gegen die Vogelgrippe H5 beschreibt. In Versuchen mit Mäusen und Frettchen bot er vollständigen Schutz vor mehreren getesteten Varianten; als Kontrolle diente der von der Weltgesundheitsorganisation (WHO) bevorratete Vogelgrippe-Impfstoff, bei dem gegenüber denselben Viren nur etwa die Hälfte der Tiere überlebte.
Geleitet wurde die Studie von Professor Jonathan Heeney, beteiligt war Dr. Sneha Vishwanath. Zu den Partnern zählen das Cambridge-Spin-off DIOSynVax, das kanadische National Microbiology Laboratory und das italienische Institut IZSVe. DIOSynVax wurde 2017 gegründet; der Name steht für Digitally Immune Optimised Synthetic Vaccines.
Welchen Schritt die KI übernimmt
Das Team baute ein Werkzeug, das Gensequenzen aus der weltweiten Vogelgrippe-Überwachung zusammenführt, darunter von Wildvögeln, Nutztieren und menschlichen Fällen. Auf dieser Grundlage entwarf es eine Reihe von „Superantigenen“, die die gemeinsamen Merkmale dieser Virusgruppe tragen. Die Kandidaten wurden zunächst in Zellen gescreent, der leistungsstärkste kam in den Tierversuch. Welches Modell zum Einsatz kam, nennt die Mitteilung aus Cambridge nicht.
Heeney beschreibt diese Antigene so:
"The broadly protective antigens we design are entirely novel – they don't exist in nature."
(Die breit schützenden Antigene, die wir entwerfen, sind völlig neu – sie kommen in der Natur nicht vor.)
Vishwanath erklärt, der Impfstoff lenke das Immunsystem gleichzeitig auf mehrere verschiedene Phasen im Lebenszyklus des Virus. Heeney fügt hinzu, die KI habe das Antigendesign stark beschleunigt, die entworfenen Kandidaten müssten aber weiterhin einzeln im Labor auf Sicherheit getestet werden.
Im Vergleich zu Vorrats- und saisonalen Impfstoffen
Die bestehenden WHO-Vorratsimpfstoffe sind auf einen einzelnen Stamm ausgelegt. Laut Cambridge bieten sie gegen andere kursierende Stämme nur begrenzten Schutz, und auch das Kontrollergebnis im Tierversuch deutet in diese Richtung.
Saisonale Grippeimpfstoffe gehen einen anderen Weg: Sie setzen auf Vorhersage. Zweimal im Jahr empfiehlt die WHO anhand von Überwachungsdaten die Stämme für die nächste Saison, die Hersteller produzieren danach; liegt die Prognose daneben, sinkt der Schutz in dieser Saison. Die Vogelgrippe H5 ist noch schwerer vorherzusagen, denn sie wird zwischen Vögeln, Rindern und anderen Säugetieren übertragen, verzweigt sich vielfach und verändert sich schnell.
Der Ansatz aus Cambridge denkt anders: Ein einziges Antigen soll möglichst eine ganze Virusgruppe abdecken. Heeney beschreibt das Designziel als Ausgleich der Virusevolution, ohne dass man den Mutationen jedes Mal hinterherlaufen müsse. Als Indiz führt das Team ein 2018 entworfenes Antigen gegen saisonale Grippe an, das nach vorläufigen Ergebnissen sieben Jahre später noch wirkt. Das sind vorläufige Daten; konkrete Schutzraten nennt die Mitteilung nicht.
Was noch offen ist
Alle bisherigen Belege stammen aus Tierversuchen. Die Mitteilung aus Cambridge nennt weder die Tierzahl pro Gruppe noch die statistische Methode noch die konkret getesteten Varianten; das muss anhand des Volltexts der Studie geprüft werden. Als Nächstes folgen klinische Studien am Menschen, ein Zeitplan wurde nicht veröffentlicht; ob der Impfstoff beim Menschen sicher ist und denselben Schutz erzeugt, ist noch nicht untersucht.
Zur Finanzierung: Im Oktober erhielt das Team von UK Research and Innovation (UKRI) und dem britischen Ministerium für Umwelt, Ernährung und ländliche Angelegenheiten (Defra) 4,28 Millionen Pfund, um gemeinsam mit Partnern in Regensburg und Southampton einen Impfstoff gegen Lassafieber, das Marburg-Virus und das Ebolavirus zu entwickeln. Dieses Geld gehört zu einer anderen Entwicklungslinie und hat mit dem Vogelgrippe-Impfstoff nichts zu tun.
Heeney sagt, am meisten beunruhige ihn der Moment, in dem sich die Vogelgrippe an das Überleben in den Atemwegen von Säugetieren anpasst. Was die KI in dieser Studie verkürzt, ist der Schritt des Antigendesigns; wie lange klinische Studien, Zulassung und Massenproduktion jeweils dauern, behandelt die Studie nicht.
Quellen: offizielle Mitteilung der Universität Cambridge, Angaben zur Studie in Cell Reports Medicine, CocoLoop; geprüft wurden die Schutzergebnisse im Tierversuch, der Vergleich mit dem WHO-Vorratsimpfstoff sowie die Fördersummen von UKRI und Defra.