Antivirale Wirkstoffe und Impfstoffentwicklung

Antivirale Wirkstoffe und die Impfstoffentwicklung sind die beiden komplementären Säulen zur Bekämpfung von Viruserkrankungen: Antivirale Mittel sind Medikamente, die eine etablierte Infektion unterdrücken, indem sie einen Schritt im viralen Replikationszyklus blockieren, während Impfstoffe das Immunsystem im Voraus vorbereiten, sodass eine zukünftige Infektion verhindert oder abgeschwächt wird. Zusammen überführen sie die molekulare Virologie und Immunologie in die Werkzeuge der viralen Prophylaxe und Therapie.

Definition

Antivirale Wirkstoffe sind Substanzen, die die Virusreplikation hemmen, um Infektionen zu behandeln oder zu unterdrücken, und die Impfstoffentwicklung ist die Wissenschaft des Entwurfs und der Bewertung von Immunogenen, die eine schützende Immunität gegen Viren induzieren; der Bereich umfasst die Entdeckung, Mechanismen, Bewertung und Einschränkungen beider.

Scope

Dieser Bereich untersucht, wie Virusinfektionen auf Bevölkerungs- und Laborebene verhindert und behandelt werden. Er behandelt die wichtigsten antiviralen Medikamentenklassen und ihre Ziele, die wichtigsten Impfstoffplattformen und die dahinterstehende rationale Designlogik, wie Immunogenität und Wirksamkeit gemessen werden, warum Viren Resistenzen gegen Medikamente entwickeln und den Aufstieg der antikörperbasierten Immuntherapie. Es handelt sich um eine Referenz und einen Bildungsüberblick über Mechanismen und Evidenz, nicht um eine klinische Leitlinie.

Sub-topics

• Antivirale Medikamentenklassen und Wirkmechanismen
• Monoklonale Antikörper und Immuntherapie bei Viruserkrankungen
• Immunogenität, Wirksamkeit und Sicherheit von Impfstoffen
• Impfstofftypen und rationales Impfstoffdesign
• Resistenz und virale Flucht vor Antiviralia

Core questions

• Welche Schritte des viralen Replikationszyklus können medikamentös beeinflusst werden, und wie selektiv sind die resultierenden Wirkstoffe?
• Welche Impfstoffplattformen gibt es, und wie beeinflusst die Wahl der Plattform die von ihnen ausgelöste Immunantwort?
• Wie wird schützende Immunität quantifiziert, und was dient als Korrelat des Schutzes?
• Warum und wie werden Viren resistent gegen antivirale Mittel, und wie kann Resistenz begrenzt werden?
• Wo passen passiv verabreichte Antikörper und Immuntherapie neben Medikamenten und Impfstoffen ein?

Key concepts

• Viraler Replikationszyklus als Satz von Wirkstoffzielen
• Selektive Toxizität und therapeutischer Index
• Aktive versus passive Immunisierung
• Impfstoffplattformen (lebend-attenuiert, inaktiviert, Untereinheit, viraler Vektor, Nukleinsäure)
• Immunogenität, Wirksamkeit und Effektivität
• Korrelat des Schutzes
• Antivirale Resistenz und virale Flucht
• Neutralisierende monoklonale Antikörper

Mechanisms

Antivirale Mittel wirken, indem sie ein virales oder Wirtsprotein binden, das für die Replikation erforderlich ist – Eintrittsrezeptoren, Polymerasen, Proteasen, Integrasen oder Freisetzungsenzyme –, sodass der Zyklus zum Stillstand kommt; die Selektivität für virale gegenüber Wirtsprozessen bestimmt die Verträglichkeit. De Clercq und Li (2016) katalogisieren etwa fünf Jahrzehnte zugelassener Wirkstoffe in diesen mechanistischen Kategorien. Impfstoffe hingegen präsentieren dem adaptiven Immunsystem ein virales Antigen, wodurch Gedächtnis-B- und T-Zellen generiert werden; die Plattform (lebend, inaktiviert, Untereinheit, viraler Vektor oder mRNA/DNA) bestimmt das Ausmaß und die Qualität dieser Reaktion, wie von Pollard und Bijker (2020) zusammengefasst. Ob Schutz folgt, wird anhand eines Korrelats des Schutzes beurteilt, oft eines neutralisierenden Antikörpertiters (Plotkin, 2010). Große randomisierte Studien wie die des BNT162b2 mRNA-Impfstoffs (Polack et al., 2020) und von Remdesivir (Beigel et al., 2020) veranschaulichen, wie diese Mechanismen beim Menschen bestätigt werden.

Clinical relevance

Die hier beschriebenen Wirkstoffe und Plattformen bilden die Grundlage eines Großteils der modernen Prävention und Versorgung von Infektionskrankheiten, von der Kinderimmunisierung bis zur Behandlung von HIV, Hepatitis, Herpesviren, Influenza und neu auftretenden Viren. Der Eintrag erläutert, wie diese Werkzeuge funktionieren und wie ihr Nutzen evidenzbasiert nachgewiesen wird; er enthält keine Dosierungs- oder individualisierten Behandlungsempfehlungen, die in den Zuständigkeitsbereich von Klinikern und aktuellen Leitlinien fallen.

Epidemiology

Die Impfung hat zu historischen Rückgängen der viralen Krankheitslast geführt, einschließlich der Pocken-Ausrottung und starker Rückgänge bei Masern, Polio und Hepatitis B, während antivirale Mittel Zustände wie HIV von tödlich zu chronisch beherrschbar verändert haben. Der Einsatz von COVID-19-Impfstoffen und antiviralen Mitteln in den Jahren 2020-2021 mit beispielloser Geschwindigkeit (Polack et al., 2020; Beigel et al., 2020) hat die Erwartungen an eine schnelle Entwicklung von Gegenmaßnahmen neu geformt.

History

Die Vakzinologie ist älter als die Virologie und begann mit Jenners Pockenimpfung, aber die molekulare Ära des rationalen antiviralen Designs folgte der Aufklärung der viralen Replikation in der zweiten Hälfte des zwanzigsten Jahrhunderts. De Clercq und Li (2016) verfolgen zugelassene antivirale Mittel ab den 1960er Jahren, während sich die Impfstoffwissenschaft von Ganzpathogenpräparaten zu Untereinheiten- und, zuletzt, Nukleinsäureplattformen entwickelte, wie von Pollard und Bijker (2020) zusammengefasst.

Key figures

• Erik De Clercq
• Stanley Plotkin
• Andrew Pollard

Seminal works

• declercq-li-2016
• pollard-bijker-2020
• plotkin-2010

Frequently asked questions

Was ist der Unterschied zwischen einem antiviralen Mittel und einem Impfstoff?

Ein antivirales Mittel ist ein Medikament, das ein bereits im Körper replizierendes Virus unterdrückt, indem es einen Schritt seines Lebenszyklus blockiert, während ein Impfstoff vor der Infektion verabreicht wird, um das Immunsystem zu trainieren, sodass eine spätere Exposition verhindert oder milder gestaltet wird.

Warum sind antivirale Medikamente schwieriger zu entwickeln als antibakterielle Mittel?

Viren replizieren sich unter Verwendung der Wirtszellmaschinerie, daher gibt es weniger einzigartig virale Ziele, die angegriffen werden können, ohne den Wirt zu schädigen, was das Erreichen einer selektiven Toxizität schwieriger macht als bei vielen Bakterien.