Impfstoff-Technologien

Die Arbeitsgruppe entwickelt Diagnosetechniken und Präventionsstrategien für Infektionskrankheiten, sowohl im human- als auch im veterinärmedizinischen Bereich. Wichtiger Forschungsgegenstand sind Zoonosen und neu- oder wiederauftretende virale Infektionen.

Alle State-of-the-art-Methoden in Virologie, Mikrobiologie, Molekularbiologie und Immunologie sind in der Arbeitsgruppe etabliert. Die Gruppe verfügt außerdem über ein S3-Labor mit Tierraum. Zu den Erregern, an denen gearbeitet wird, gehören z.B. Flaviviren (West-Nil-Virus, Dengue-Virus, Zika-Virus), Influenza oder PRRSV, sowie sporenbildende Bakterien. Daneben werden auch Methoden zur Bekämpfung von Ektoparasiten erarbeitet. Um Viren oder Bakterien für Impfstoffe oder andere Anwendungen zu inaktivieren, wird seit einigen Jahren mit drei weiteren Fraunhofer-Instituten ein neuartiges Bestrahlungsverfahren entwickelt. Projektpartnerschaften bestehen mit Unternehmen der pharmazeutischen und Diagnostikindustrie, sowie Förderern wie der Bill and Melinda Gates Foundation.

Die Arbeitsgruppe verfügt über Know-how und Technologien für das rationale Design und die Produktion rekombinanter Antigene verschiedenster Viren und Mikroben. Dazu gehört auch eine patentierte Methode zur Eliminierung kreuzreaktiver Epitope (z.B. bei der Flavivirus-Diagnostik). Diese Proteine können dann für die Entwicklung diagnostischer Tests, z.B. ELISAs, verwendet werden. Außerdem werden nukleinsäurebasierte Tests (z.B. real time-PCR) entwickelt und Virusanzucht durchgeführt.

Rockstroh A, Barzon L, Pacenti M, Palù G, Niedrig M, Ulbert S. Recombinant Envelope-Proteins with Mutations in the Conserved Fusion Loop Allow Specific Serological Diagnosis of Dengue-Infections. PLoS Negl Trop Dis. 2015 Nov 13;9(11):e0004218. DOI dx.doi.org/10.1371/journal.pntd.0004218. eCollection 2015.

Die Arbeitsgruppe koordiniert ein Konsortium aus vier Fraunhofer-Instituten (IZI, FEP, IPA, IGB) zur Entwicklung der niederenergetischen Elektronenstrahlung für die Inaktivierung von Krankheitserregern.

Fertey J, Bayer L, Grunwald T, Pohl A, Beckmann J, Gotzmann G, Casado JP, Schönfelder J, Rögner FH, Wetzel C, Thoma M, Bailer SM, Hiller E, Rupp S, Ulbert S. Pathogens Inactivated by Low-Energy-Electron Irradiation Maintain Antigenic Properties and Induce Protective Immune Responses. Viruses 2016, 8(11), 319; DOI: dx.doi.org/10.3390/v8110319

Presseinformationen

• Presseinformation vom 3. November 2016: Neues Verfahren zur Herstellung sicherer und effektiver Impfstoffe
• Presseinformation vom 29. Oktober 2018: Versuchsanlage zur Herstellung sicherer und effektiver Impfstoffe im Industriemaßstab am Fraunhofer-Institut für Zelltherapie und Immunologie in Leipzig installiert
• Presseinformation der Fraunhofer-Gesellschaft vom 3. Januar 2019: Niederenergetische Elektronenstrahlen – Impfstoffe chemikalienfrei produzieren

Eine Technologieplattform für die Entwicklung und Optimierung von DNA-Vakzinen wurde entwickelt. Diese Impfstoffe werden mit modernsten Technologien appliziert, z.B. via Elektroporation oder Nanopartikel.

Schneeweiss A, Chabierski S, Salomo M, Delaroque N, Al-Robaiy S, Grunwald T, Bürki K, Liebert UG, Ulbert S. A DNA vaccine encoding the E protein of West Nile virus is protective and can be boosted by recombinant domain DIII. Vaccine. 2011 Aug 26;29(37):6352-7. DOI dx.doi.org/10.1016/j.vaccine.2011.04.116. Epub 2011 May 17.

Protein-Vakzinen werden entweder alleine eingesetzt oder in Kombination mit DNA (heterologes Prime-Boost Verfahren).

Verstrepen BE, Oostermeijer H, Fagrouch Z, van Heteren M, Niphuis H, Haaksma T, Kondova I, Bogers WM, de Filette M, Sanders N, Stertman L, Magnusson S, Lőrincz O, Lisziewicz J, Barzon L, Palù G, Diamond MS, Chabierski S, Ulbert S, Verschoor EJ. Vaccine-induced protection of rhesus macaques against plasma viremia after intradermal infection with a European lineage 1 strain of West Nile virus. PLoS One. 2014 Nov 13;9(11):e112568. DOI dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0112568. eCollection 2014.

• AJ Roboscreen GmbH
• Biomedical Primate Research Centre
• Fraunhofer-Institut für Elektronenstrahl- und Plasmatechnik FEP
• Fraunhofer-Institut für Grenzflächen- und Bioverfahrenstechnik IGB
• Fraunhofer-Institut für Molekularbiologie und Angewandte Oekologie IME
• Fraunhofer-Institut für Produktionstechnik und Automatisierung IPA
• Ghent University, Faculty of Veterinary Medicine
• Novavax AB
• Universität Leipzig, Medizinische Fakultät
• Universität Leipzig, Veterinärmedizinische Fakultät
• Universität Zürich
• University of Padova, Faculty of Medicine and Surgery
• University of Thessaloniki, Medical School
• Washington University School of Medicine, Department of Medicine, Division of Infectious Diseases

• Rockstroh A, Barzon L, Kumbukgolla W, Su HX, Lizarazo E, Vincenti-Gonzalez MF, Tami A, Ornelas AMM, Aguiar RS, Cadar D, Schmidt-Chanasit J, Ulbert S. Dengue Virus IgM Serotyping by ELISA with Recombinant Mutant Envelope Proteins. Emerg Infect Dis. 2019 Jan 17;25(1). dx.doi.org/10.3201/eid2501.180605.
• Bayer L, Fertey J, Ulbert S, Grunwald T. Immunization with an adjuvanted low-energy electron irradiation inactivated respiratory syncytial virus vaccine shows immunoprotective activity in mice. Vaccine. 2018 Mar 14;36(12):1561-1569. dx.doi.org/10.1016/j.vaccine.2018.02.014
• Rockstroh A, Moges B, Barzon L, Sinigaglia A, Palù G, Kumbukgolla W, Schmidt-Chanasit J, Sarno M, Brites C, Moreira-Soto A, Drexler JF, Ferreira OC, Ulbert S. Specific detection of dengue and Zika virus antibodies using envelope proteins with mutations in the conserved fusion loop. Emerg Microbes Infect. 2017 Nov 8;6(11):e99. dx.doi.org/10.1038/emi.2017.87.
• Netto EM, Moreira-Soto A, Pedroso C, Höser C, Funk S, Kucharski AJ, Rockstroh A, Kümmerer BM, Sampaio GS, Luz E, Vaz SN, Dias JP, Bastos FA, Cabral R, Kistemann T, Ulbert S, de Lamballerie X, Jaenisch T, Brady OJ, Drosten C, Sarno M, Brites C, Drexler JF. High Zika Virus Seroprevalence in Salvador, Northeastern Brazil Limits the Potential for Further Outbreaks.MBio. 2017 Nov 14;8(6). pii: e01390-17.
  dx.doi.org/10.1128/mBio.01390-17.
• Rockstroh A, Moges B, Barzon L, Sinigaglia A, Palù G, Kumbukgolla W, Schmidt-Chanasit J, Sarno M, Brites C, Moreira-Soto A, Drexler JF, Ferreira OC, Ulbert S. Specific detection of dengue and Zika virus antibodies using envelope proteins with mutations in the conserved fusion loop. Emerg Microbes Infect. 2017 Nov 8;6(11):e99. dx.doi.org/10.1038/emi.2017.87.
• Fertey J, Bayer L, Grunwald T, Pohl A, Beckmann J, Gotzmann G, Casado JP, Schönfelder J, Rögner FH, Wetzel C, Thoma M, Bailer SM, Hiller E, Rupp S, Ulbert S. Pathogens Inactivated by Low-Energy-Electron Irradiation Maintain Antigenic Properties and Induce Protective Immune Responses. Viruses. 2016 Nov 23;8(11). pii: E319.
• Makert GR, Vorbrüggen S, Krautwald-Junghanns ME, Voss M, Sohn K, Buschmann T, Ulbert S. A method to identify protein antigens of Dermanyssus gallinae for the protection of birds from poultry mites. Parasitol Res. 2016 Jul;115(7):2705-13. DOI dx.doi.org/10.1007/s00436-016-5017-2
• Fischer D, Angenvoort J, Ziegler U, Fast C, Maier K, Chabierski S, Eiden M, Ulbert S, Groschup MH, Lierz M. DNA vaccines encoding the envelope protein of West Nile virus lineages 1 or 2 administered intramuscularly, via electroporation and with recombinant virus protein induce partial protection in large falcons (Falco spp.). Vet Res. 2015 Aug 17;46(1):87. DOI dx.doi.org/10.1186/s13567-015-0220-1.
• Rockstroh A, Barzon L, Pacenti M, Palù G, Niedrig M, Ulbert S. Recombinant Envelope-Proteins with Mutations in the Conserved Fusion Loop Allow Specific Serological Diagnosis of Dengue-Infections. PLoS Negl Trop Dis. 2015 Nov 13;9(11):e0004218. DOI dx.doi.org/10.1371/journal.pntd.0004218
• Barzon L, Pacenti M, Franchin E, Squarzon L, Sinigaglia A, Ulbert S, Cusinato R, Palù G. Isolation of West Nile virus from urine samples of patients with acute infection. Journal of Clinical Microbiology. 2014 Sep;52(9):3411-3. DOI dx.doi.org/10.1128/JCM.01328-14.
• Chabierski S, Barzon L, Papa A, Niedrig M, Bramson JL, Richner JM, Palù G, Diamond MS, Ulbert S. Distinguishing West Nile virus infection using a recombinant envelope protein with mutations in the conserved fusion-loop. BMC Infectious Diseases. 2014 May 9;14:246. DOI dx.doi.org/10.1186/1471-2334-14-246.
• De Filette M, Chabierski S, Andries O, Ulbert S, Sanders NN. T cell epitope mapping of the e-protein of west nile virus in BALB/c mice. PLoS One. 2014 Dec 15;9(12):e115343.DOI: dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0115343.
• De Filette M, Soehle S, Ulbert S, Richner J, Diamond MS, Sinigaglia A, Barzon L, Roels S, Lisziewicz J, Lörincz O, Sanders NN.  Vaccination of mice using the West Nile virus E-protein in a DNA prime-protein boost strategy stimulates cell-mediated immunity and protects mice against a lethal challenge. PLoS One. 2014 Feb 4;9(2):e87837.DOI: dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0087837.
• Friedrich S, Schmidt T, Geissler R, Lilie H, Chabierski S, Ulbert S, Liebert UG, Golbik RP, Behrens SE. AUF1 p45 promotes West Nile virus replication by an RNA chaperone activity that supports cyclization of the viral genome. Journal of Virology. 2014 Oct;88(19):11586-99.DOI: dx.doi.org/10.1128/JVI.01283-14.
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• Verstrepen BE, Fagrouch Z, van Heteren M, Buitendijk H, Haaksma T, Beenhakker N, Palù G, Richner JM, Diamond MS, Bogers WM, Barzon L, Chabierski S, Ulbert S, Kondova I, Verschoor EJ. Experimental infection of rhesus macaques and common marmosets with a European strain of West Nile virus. PLoS Neglected Tropical Diseases. 2014 Apr 17;8(4):e2797. DOI dx.doi.org/10.1371/journal.pntd.0002797.
• Verstrepen BE, Oostermeijer H, Fagrouch Z, Van Heteren M, Niphuis H, Haaksma T, Kondova I, Bogers WM, De Filette M, Sanders N, Stertman L, Magnusson S, Lörincz O, Lisziewicz J, Barzon L, Palù G, Diamond MS, Chabierski S, Ulbert S, Verschoor E.J. Vaccine-induced protection of rhesus macaques against plasma viremia after intradermal infection with a European lineage 1 strain of West Nile virus. PLoS One, 9 (2014), e112568. DOI dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0112568
• Chabierski S, Makert GR, Kerzhner A, Barzon L, Fiebig P, Liebert UG, Papa A, Richner JM, Niedrig M, Diamond MS, Palù G, Ulbert S.  Antibody responses in humans infected with newly emerging strains of West Nile Virus in Europe. 2013, PLoS ONE, 8(6), e66507.
• De Filette MC, Ulbert S, Diamond M, Sanders NN. Recent progress in West Nile virus diagnosis and vaccination. Vet Res.43 (2012), 1, S. 16. doi: 10.1186/1297-9716-43-16.
• Schneeweiss A, Chabierski S, Salomo M, Delaroque N, Al-Robaiy S, Grunwald T, Bürki K, Liebert UG, Ulbert S. A DNA vaccine encoding the E protein of West Nile Virus is protective and can be boosted by recombinant domain DIII. Vaccine, 29 (2011), S. 6352-6357.
• Ulbert S. West Nile Virus: The Complex Biology of an Emerging Pathogen. Intervirology, 54 (2011), S. 171-184.
• Schneeweiss A, Buyens K, Giese M, Sanders N, Ulbert S. Synergistic effects between natural histone mixtures and polyethylenimine in non-viral gene delivery in vitro. Int J Pharm. 400 (2010), 1-2, S. 86-95.
• Heinrich A, Riethmüller D, Gloger M, Schusser GF, Giese M, Ulbert S. RNA interference protects horse cells in vitro from infection with Equine Arteritis Virus. Antivir Res, 81 (2009), 3, S. 209-216.