Rekombinante Wirkstoffe. Prof. Dr. Theo Dingermann Ins2tut für Pharmazeu2sche Biologie Goethe- Universität Frankfurt frankfurt.

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1 Rekombinante Wirkstoffe Prof. Dr. Theo Dingermann Ins2tut für Pharmazeu2sche Biologie Goethe- Universität Frankfurt frankfurt.de

2 Das Influenza-A-Virus

3 (-)-Strang-RNA-Viren mit segmentiertem Genom Orthomyxoviren Influenza-A-Viren => Problemviren Influenza-B-Viren => nur Mensch-Mensch-Übertragung Influenza-C-Viren => keine Grippe

4 Lebens -Zyklus Penetration > Endozytose

5 Lebens -Zyklus Penetration > Endozytose

6 Lebens -Zyklus Uncoating > Auspacken

7 Lebens -Zyklus Uncoating > Auspacken

8 (-)-Strang-RNA-Viren mit segmentiertem Genom Replikation Replikation Anti-Genom RNA-(+)-Strang Replikation RNA-Genom ( )-Strang RNA-Genom ( )-Strang virale Proteine Translation mrnas Problem: hohe Fehlerrate der RNA-abhängigen RNA-Polymerase verursacht Punktmutationen: Antigenic drift

9 Influenza-A-Viren Humanes Infuenza-A-Virus Vogelgrippe-Virus

10 Entstehungswege eines Pandemievirus

11 Zwei Probleme mit biologischen Konsequenzen 1. Wegen der hohen Fehlerrate der RNA-abhängigen RNA-Polymerase resultieren zahlreiche Punktmutationen > Antigenic drift 2. Austausch von Genomfragmenten: Bei Doppelinfektion einer Zelle mit verschiedenen Virusstämmen können Reassortanten (= neue Mischungen der 8 Genomsegmente) entstehen > Antigenic shift

12 Epidemie, Endemie, Pandemie Epidemie: Endemie: Pandemie: massenhaftes Auftreten einer Krankheit (v.a. Infektionskrankheit) in einem begrenzten Gebiet und Zeitraum in einer Gegend heimische Krankheit, von der ein größerer Anteil der Bevölkerung regelmäßig erfasst wird auf große Gebiete eines Landes oder eines Erdteils übergreifende Epidemie

13 Influenza im Vergleich

14 Empfehlungen der Ständigen Impfkommission am RKI Standardimpfung: Personen über 60 Jahre Indikationsimpfung: Kinder, Jugendliche und Erwachsene mit erhöhter gesundheitlicher Gefährdung infolge eines Grundleidens - wie z.b. chronische Lungen-, Herz-Kreislauf-, Leber- und Nierenkrankheiten, Diabetes und andere Stoffwechselkrankheiten, Immundefizienz, HIV-Infektion - sowie Bewohner von Alters- oder Pflegeheimen. Berufliche/Indikationsimpfung: Personen mit erhöhter Gefährdung, z.b. medizinisches Personal, Personen in Einrichtungen mit umfangreichem Publikumsverkehr sowie Personen, die als mögliche Infektionsquelle für von ihnen betreute ungeimpfte Risikopersonen fungieren können Indikationsimpfung: Wenn Epidemien auftreten oder auf Grund epidemiologischer Beobachtungen befürchtet werden (entsprechend den Empfehlungen der Gesundheitsbehörden)

15 Impfstoff-Empfehlungen Saison 2004/2005 Saison 2005/2006 Saison 2009/2010 Ein A/New Caledonia/ 20/99 (H1N1)-ähnlicher Virusstamm (Reassortante IVR-116, abgeleitet von A/ New Caledonia/20/99) Ein A/Fujian/411/2002 (H3N2)-ähnliches Virus (Reassortante X-147 -> abgeleitet von A/Wyoming/ 3/2003) Ein B/Shanghai/361/ 2002-ähnlicher Stamm (B/ Jiangsu/10/2003). Ein A/New Caledonia/ 20/99 (H1N1)-ähnlicher Virusstamm (Reassortante IVR-116, abgeleitet von A / New Caledonia/20 /99) Ein A/California/7/2004 (H3N2)-ähnliches Virus (Reassortante NYMC X-157, abgeleitet von A/ New York/55/2004) Ein B/Shanghai/361/ 2002-ähnlicher Stamm (B/Jiangsu/10/2003) Ein A/Brisbane/59/2007 (H1N1)-ähnlicher Virusstamm (Reassortante IVR-148, abgeleitet von A / Brisbane/59/2007) Ein A/Bisbane/10/2007 (H3N2)-ähnliches Virus (Reassortante NYMC X-175C, abgeleitet von A/ Uruguay/716/2007) Ein B/Brisbane/60/ ähnlicher Stamm (B/ Brisbane/60/2008 oder Reassortante NYMC BX-31 oder NIB-58, beide abgeleitet von Brisbane/60/2008 )

16 Influenza-Impfrate für die Saison 2003/2004 Nicht zu einer Zielgruppe gehörend Alte Bundesländer Geimpft/ gesamt Anteil [%] Neue Bundesländer Geimpft/ gesamt Anteil [%] 9/ /90 24 Zu einer Zielgruppe gehörend 58/ / Jahre und älter 34/ /90 63 Chronische Erkrankung (< 60 J) 6/ /44 46 Beruflich exponiert 20/ / Medizin. Bereich 4/ /22 55 Nicht-medizin. Bereich 16/ /78 19

17 Wirkung der Neuraminidase-Inhibitoren

18 Wirkung der Neuraminidase-Inhibitoren

19 Neuraminidase-Hemmer

20 Trügerische Sicherheit

21 Ausgewählte Therapie-Studienmit Neuraminidase-Hemmern Studie Patientenzahl Patientencharakteristika Zanamivir Zeit zw. ersten Symptomen u. Therapiestart Verkürzung d. Erkrankungszeit verschiedene 2600 (insges.) Gesunde Erw h 1,0-2,0 d Cooper et al. Metaanalyse Ältere u. Hochrisiko-P h 2,0 d Hedrick et al bis 12-Jähr h 1,0 d Oseltamivir Cooper et al. Metaanalyse Gesunde Erw. < 48 h 1,4 d Treanor et al. 629 mit bestätigter Influenza < 36 h 1,3 d Nicholson et al. 726 (Laborwert) h 1,0-2,0 d Aoki et al (insg.) 0-6 h 4,1 d Aoki et al (insg.) 6-12 h 3,1 d Cooper et al., Kaiser et al. Metaanalyse Ältere u. Hochrisiko-P. mit best. Influenza Whitley et al bis 12-Jähr. mit Infl.-Sympt h 0,5 d < 48 h 1,5 d

22 Ausgewählte Therapie-Studienmit Neuraminidase-Hemmern Studie Zanamivir Patientenzahl Patientencharakteristika Prophylaxe- Setting Monto et al Gesunde Erw. Saison. Prophylaxe Cooper et al. Oseltamivir Metaanalyse Gesunde Erw. Prophylaxe nach Exposition Hayden et al Gesunde Erw. Saison. Prophylaxe Welliver et al. 955 Jugendl. u. Erw. (> 12 J.) Hayden et al. 812 > 1 J. alle Altersklassen Peters et al. 548 Ältere (> 80 % geimpft) Prophylaxe nach Exposition Prophylaxe nach Exposition Saison. Prophylaxe Verringerung d. Inzidenz 69 % (bestät. Influenza) 81 % 87 % (bestät. Influenza), 74 % (Influenza-ähnl. Erkrank.) 89 % (bestät. Influenza), 84 % (Influenzafall in Familie) 68 % (bestät. Influenza) 92 % (bestät. Influenza)

23 Dosierschema für Neuraminidase-Hemmer Alter Bestehende Begleiterkrankung 1 bis 6 Jahre 7 bis 12 Jahre 13 bis 64 Jahre 65 Jahre Nierenerkrankung Lebererkrankung Therapie: Zanamivir 5 Tage lang 2 x tägl.: 10 mg (= 2 Inhal.) 5 Tage lang 2 x tägl.: 10 mg (= 2 Inhal.) 5 Tage lang 2 x tägl.: 10 mg (= 2 Inhal.) 5 Tage lang 2 x tägl.: 10 mg (= 2 Inhal.) Therapie: Oseltamivir 5 Tage lang 2 x tägl.: < 15 kg KG: 30 mg; kg: 45 mg; kg: 60 mg; > 40 kg: 75 mg 5 Tage lang 2 x tägl.: < 15 kg KG: 30 mg; kg: 45 mg; kg: 60 mg; > 40 kg: 75 mg 5 Tage lang 2 x tägl.: 75 mg 5 Tage lang 2 x tägl.: 75 mg Je nach Kreatinin- Clearance: 30 ml/min Dosisreduktion; ml/ min 75 mg 1 x tägl. Nicht untersucht Prophylaxe : Oseltamivir 1 x tägl. 75 mg für > 7 Tage (bis zu 6 Wochen) 1 x tägl. 75 mg für > 7 Tage (bis zu 6 Wochen) Bei Kreatinin- Clearance ml/ min: 75 mg jeden 2. Tag Nicht untersucht

24 Pandemie

25 Pandemie Die Voraussetzung zur Entstehung einer Pandemie ist gegeben, wenn Influenza-A- Viren auftreten, bei denen ein Antigenshift stattgefunden hat, und wenn diese Viren pathogen und virulent sind, sich von Mensch zu Mensch verbreiten können und auf eine menschliche Population treffen, bei der zumindest große Teile der Bevölkerung keine oder eine unzureichende Immunität gegenüber den Viren mit diesen stark veränderten Oberflächenantigenen haben.

26 Die Spanische Grippe Der Spanischen Grippe erlagen in den Jahren 1918/19 neuesten Schätzungen zufolge weltweit 25 bis 40 Millionen Menschen; der Erste Weltkrieg kostete 8,5 bis 10 Millionen Menschenleben. (Die Zeit 43/2003: Grippen, Gräber und Gelehrte)

27 Grippe Pandemie: auf große Gebiete eines Landes oder eines Erdteils übergreifende Epidemie

28 Influenza-A- Epidemien/Pandemien Jahr Virussubtyp Vermutlicher Ursprungswirt 1890 H2N2? Ausgetauschte Segmente 1900 H3N8? 1918/19 Spanische Grippe 1957 Asiatische Grippe 1968 Hongkong-Grippe H1N1 Ente 8 (Adaptation eines Entenvirus an Schweine und/oder Menschen) H2N2 Ente 3 (PB1, HA, NA; Reassortante) H3N2 Ente 2 (PB1, HA; Reassortante) 1977 H1N1?

29 Entstehungsweg des Schweinegrippevirus PB1 = katalytische UE der Polymerase PB2 = 5 -Cap-Bindungsstelle und Exonukleaseaktivität der Polymerase PA = vrna-sythese-aktive UE der Polymerase M1 = Matrix-Protein M2 = Ionen-Kanal HA = Hämagglutinin NA = Neuraminidase NP = Nucleoprotein

30 Entstehungsweg des Schweinegrippevirus PB1 = katalytische UE der Polymerase PB2 = 5 -Cap-Bindungsstelle und Exonukleaseaktivität der Polymerase PA = vrna-sythese-aktive UE der Polymerase M1 = Matrix-Protein M2 = Ionen-Kanal HA = Hämagglutinin NA = Neuraminidase NP = Nucleoprotein

31 Entstehungsweg des Schweinegrippevirus

32 Entstehungsweg des Schweinegrippevirus S-OIV

33 Hämagglutinin-Subtypen

34 Lebens -Zyklus Influenzaviren: Hämagglutinin Wirtszelle: Sialinsäure

35 zugelassene Impfstoffe Focetria Pandemrix Celvapan Eine Dosis (0,5 ml) enthält Influenzavirus-Oberflächenantigene Hämagglutinin und Neuraminidase (berechnet als 7,5 µg Hämagglutinin), des Stamms A/Kalifornien/7/2009 X-179A (H1N1)v, der in Eiern gezüchtet wurde. Ferner ist das Adjuvanz MF59C.1 enthalten. MF59C.1 ist eine Öl-in- Wasser-Emulsion, die als ölige Phase Squalen sowie als Stabilisatoren Polysorbat 80 und Sorbitan- Trioleat in Citratpuffer Eine Dosis (0,5 ml) enthält: Inaktiviertes Influenza-Spaltvirus A/California/7/2009 (X-179A) (H1N1), der in Eiern gezüchtet wurde. Diese Dosis entspricht 3,75 µg Hämagglutinin. Ferner ist das Adjuvans AS03 enthalten. AS03 ist eine Öl-in- Wasser-Emulsion, die als ölige Phase Squalen und als Stabilisatoren DL-α- Tocopherol und Polysorbat 80 enthält. Eine Impfdosis (0,5 ml) enthält: Inaktiviertes Ganzvirus des pandemischen Erregerstamms A/California/07/2009 (H1N1)v, der in Vero- Zellen produziert wurde. Diese Dosis entspricht 7,5 µg Hämagglutinin. Der Impfstoff enthält kein Adjuvans.

36 Impfstoffproduktion über Reassortment

37 Impfstoffproduktion über Reverse Genetik WHO: H5N1-Prototyp- Virusstämme zur Impfstoffproduktion A/Vietnam/1194/04; A/Vietnam/1203/04; A/Hongkong/213/03 Problem: es sind gentechnisch veränderte Viren, die anderen Genehmigungsverfahren für die Impfstoffherstellung unterliegen als die normalen Influenza-Viren

38 Pandemieplan Der Plan soll einerseits Eckpunkte für die notwendigen Maßnahmen zur Vorbeugung auf eine Pandemie vorgeben und andererseits Richtlinien für das fachlich-organisatorische Management in der Frühphase und während des eingetretenen Pandemiefalls bereitstellen. Es sollen damit folgende Ziele erreicht werden: Die Reduktion der Morbidität und Mortalität in der Gesamtbevölkerung, die Sicherstellung der Versorgung erkrankter Personen, die Aufrechterhaltung essentieller, öffentlicher Dienstleistungen, die zuverlässige und zeitnahe Information für politische Entscheidungsträger, Fachpersonal, die Öffentlichkeit und die Medien.

39 Impfstrategie im Pandemiefall Prioritätensetzung unter 1. politisch-sozialem Aspekt: Impfung von (1) dem in der Akutmedizin beschäftigten medizinischen und Pflegepersonal, nachrangig aber auch sonstiges medizinisches und Pflegepersonal. (2) Beschäftigten, die für die öffentliche Ordnung wichtig sind, (3) Berufstätigen. Ziel: Aufrechterhaltung der medizinischen Versorgung und der staatlichen Infrastruktur, Minimierung der wirtschaftlichen Folgen einer Pandemie.

40 Impfstrategie im Pandemiefall Prioritätensetzung unter 2. dem Aspekt der maximalen Reduktion der Krankheitslast Berücksichtigung des Risikos für tödlichen Ausgang (Letalität) Verhinderung einer möglichst großen Anzahl an Todesfällen wirtschaftlicher Nutzen (Netto-Ersparnis) durch die Impfung Prio - Risiko für tödlichen Ausgang (Letalität) Anzahl an Toten in der Alters/Risikogruppe Wirtschaftlicher Nutzen durch Impfung 1 Risikoruppe 60+ Risikogruppe Risikogruppe Nicht-Risikogruppe 60+ Risikogruppe 60+ Risikogruppe Risikogruppe 0-15 Risikogruppe 0-15 Nicht-Risikogruppe Risikogruppe Nicht-Risikogruppe 60+ Nicht-Risikogruppe Nicht-Risikogruppe Nicht-Risikogruppe Risikogruppe Nicht-Risikogruppe 0-15 Nicht-Risikogruppe 0-15 Nicht-Risikogruppe 60+

41 Impfstrategie im Pandemiefall Prioritätensetzung unter 3. Epidemiologisch-dynamischem Aspekt: Impfung von Bevölkerungsgruppen die dem höchsten Infektionsrisiko ausgesetzt sind und die Infektion am schnellsten weiterverbreiten: Schulkinder, Studenten, Berufstätige, medizinisches Personal Gesamtziel: Höchster Nutzen für die Minderung der Morbidität und Mortalität

42 Ca Altersgruppe Bevölkerungsgruppe innerhalb der Altersgruppe Anzahl Bevölkerung in der Altersgruppe Risikogruppenzugehörigkeit Anzahl Bevölkerung in der Gruppe ja , Gesundheits- wesen (GW) Impfstrategie im Pandemiefall Öffentliche Ordnung (ÖO) Nicht GW, nicht ÖO In % nein , ja , nein , ja , nein , ja , nein , > ja , nein , Gesamt

43 Konsequenzen aus den verschiedenen Impfstrategien Prio - Risiko für tödlichen Ausgang (Letalität) Anzahl an Toten in der Alters/Risikogruppe Wirtschaftlicher Nutzen durch Impfung 1 Risikogruppe 60+ Risikogruppe Risikogruppe Nicht-Risikogruppe 60+ Risikogruppe 60+ Risikogruppe Risikogruppe 0-15 Risikogruppe 0-15 Nicht-Risikogruppe Risikogruppe Nicht-Risikogruppe 60+ Nicht-Risikogruppe Nicht-Risikogruppe Nicht-Risikogruppe Risikogruppe Nicht-Risikogruppe 0-15 Nicht-Risikogruppe 0-15 Nicht-Risikogruppe 60+

44 Konsequenzen aus den verschiedenen Impfstrategien Prio - Risiko für tödlichen Ausgang (Letalität) Anzahl an Toten in der Alters/Risikogruppe Wirtschaftlicher Nutzen durch Impfung 1 Risikoruppe 60+ Risikogruppe Risikogruppe Nicht-Risikogruppe 60+ Risikogruppe 60+ Risikogruppe Risikogruppe 0-15 Risikogruppe 0-15 Nicht-Risikogruppe Risikogruppe Nicht-Risikogruppe 60+ Nicht-Risikogruppe Nicht-Risikogruppe Nicht-Risikogruppe Risikogruppe Nicht-Risikogruppe 0-15 Nicht-Risikogruppe 0-15 Nicht-Risikogruppe

45 Konsequenzen aus den verschiedenen Impfstrategien Prio - Risiko für tödlichen Ausgang (Letalität) Anzahl an Toten in der Alters/Risikogruppe Wirtschaftlicher Nutzen durch Impfung 1 Risikoruppe 60+ Risikogruppe Risikogruppe Nicht-Risikogruppe 60+ Risikogruppe 60+ Risikogruppe Risikogruppe 0-15 Risikogruppe 0-15 Nicht-Risikogruppe Risikogruppe Nicht-Risikogruppe 60+ Nicht-Risikogruppe Nicht-Risikogruppe Nicht-Risikogruppe Risikogruppe Nicht-Risikogruppe 0-15 Nicht-Risikogruppe 0-15 Nicht-Risikogruppe