Wenn es eine Botschaft für die breite Öffentlichkeit über die in den USA zugelassenen Coronavirus-Impfstoffe gibt, dann die, dass sie bemerkenswert wirksam sind.
Aber Morteza Mahmoudi von der Michigan State University schärft das Bewusstsein für eine wichtige Feinheit: Die von Moderna und Pfizer-BioNTech entwickelten Impfstoffe scheinen bei Männern etwas besser zu wirken als bei Frauen.
Beide Impfstoffe verwenden winzige Kugeln oder Nanopartikel, um ihre Wirkstoffe an Zellen in unserem Immunsystem abzugeben. Mahmoudi untersucht seit Jahren, wie und warum Nanomedikamente – Therapien, die Nanopartikel verwenden – Patienten je nach Geschlecht unterschiedlich beeinflussen können, und er glaubt, dass dies ein Faktor bei den Impfstoffen sein könnte.
Der Impfstoff von Johnson & Johnson hat auch die Aufmerksamkeit auf geschlechtsspezifische Unterschiede gelenkt, da seine seltene Nebenwirkung zur Blutgerinnung überwiegend Frauen betrifft. Der J&J-Impfstoff verwendet jedoch modifizierte Adenoviren anstelle von Nanopartikeln, um unserem Immunsystem beizubringen, das Coronavirus abzuwehren. Allerdings hat Mahmoudi in früheren Arbeiten gezeigt, dass Viren die Zellen von Männern und Frauen unterschiedlich transfizieren können.
Jetzt konzentriert er sich auf die Nanomedizin-Komponente. Er hat drei von Fachleuten begutachtete Artikel veröffentlicht, in denen er auf die Rolle des Geschlechts in Nanomedizinstudien aufmerksam macht, sowohl im Allgemeinen als auch in Bezug auf Coronavirus-Impfstoffe.
"Wir müssen diese geschlechtsspezifischen Unterschiede überwachen und sie der wissenschaftlichen Gemeinschaft und der Öffentlichkeit melden", sagte Mahmoudi, Assistenzprofessor in der Abteilung für Radiologie und dem Precision He alth Program. „Es kann sehr hilfreich sein, zukünftige Strategien zu entwickeln und uns auf zukünftige Bedrohungen vorzubereiten."
Um diese Zukunftsstrategien zu entwickeln, müssen Forscher besser verstehen, was Patienten unterschiedlichen Geschlechts dazu veranlasst, unterschiedlich auf Nanomedikamente zu reagieren, sagte Mahmoudi. Zu diesem Zweck plädiert Mahmoudi mit einem Artikel, der am 20. Mai in der Zeitschrift Nature Communications veröffentlicht wurde, für systemische Veränderungen bei der Verwendung und Erforschung von Nanopartikeln in der Medizin.
In dem Artikel skizziert er vier große Herausforderungen bei der Erforschung der Rolle des Geschlechts in der Nanomedizin sowie Strategien, um diese in Zukunft zu mindern.
Zum Beispiel haben Forscher möglicherweise nicht genügend Ressourcen, um ihre Studien an Zellen oder anderen Proben durchzuführen, die Männern und Frauen entnommen wurden. Dennoch können diese Forscher und andere ihre Ergebnisse immer noch so interpretieren, dass sie auf alle Geschlechter gleichermaßen anwendbar sind. Um dies zu verhindern, fordert Mahmoudi die Forscher auf, transparenter zu sein und geschlechtsspezifische Einschränkungen von Studien und Schlussfolgerungen zu teilen.
"Wir müssen vorsichtiger mit der Wissenschaft umgehen, die herauskommt", sagte Mahmoudi. „Wir haben gesehen, dass Sex in der Nanomedizin nicht konsequent berücksichtigt wurde, aber wir müssen Sex berücksichtigen, weil er wichtig ist.“
Vor der Coronavirus-Pandemie konzentrierte sich der größte Teil des Forschungsinteresses und der Finanzierung der Nanomedizin auf ihre Verwendung bei der Behandlung von Krebs. Aber die Leistung der Nanomedizin in diesem Bereich war glanzlos. Weniger als 15 % der Nanoarzneimittel, die in klinische Studien aufgenommen wurden, haben die Endphase überstanden, und keines hat sich als besser als die Standardbehandlung erwiesen, sagte Mahmoudi.
Darüber hinaus, sagte er, wenn Nanomedizin intensiv an Frauen untersucht wird, liegt das oft daran, dass die Therapien bei Krankheiten untersucht werden, die hauptsächlich Frauen betreffen, wie Brust- und Eierstockkrebs.
"Unsere Analyse der 41 abgeschlossenen klinischen Studien zu therapeutischen Nanomedizinprodukten ergab, dass 21 Studien nach Geschlecht stratifiziert waren, da sie Pathologien betrafen, die hauptsächlich bei Frauen gefunden wurden", sagte Mahmoudi. „Von den verbleibenden 20 Studien mit 851 Männern und 430 Frauen lieferte keine nach Geschlecht stratifizierte Ergebnisse oder Hinweise.“
Mahmoudis Team hat diese Ergebnisse und mehr in einem Artikel detailliert beschrieben, der am 4. Mai online in der Zeitschrift Advanced Drug Delivery Reviews veröffentlicht wurde.
Trotz ihrer Mängel in der Krebstherapie waren Nanopartikel äußerst wirksam beim Schutz vor dem neuartigen Coronavirus. Dennoch gibt es immer noch Hinweise darauf, dass die Impfstoffe bei Männern und Frauen unterschiedlich wirken.
"Einerseits waren die Impfstoffe wirklich gute Nachrichten für die Nanomedizin", sagte Mahmoudi. „Aber wir haben die Probleme nicht gelöst, die wir mit ihnen bei der Krebsbehandlung gesehen haben.“
Um es klar zu sagen, die Unterschiede in der Wirksamkeit des Impfstoffs sind gering, aber sie sind messbar. Im Fall des vom Pharmaunternehmen Moderna entwickelten Impfstoffs zeigten klinische Studien, dass er bei der Verhinderung von COVID-Fällen bei Männern zu 95,4 % wirksam war, verglichen mit 93,1 % bei Frauen. Für den von Pfizer und BioNTech entwickelten Impfstoff betragen die Zahlen 96,4 % für Männer und 93.7 % für Frauen.
Beide Impfstoffe verwenden Nanopartikel auf der Basis von Lipiden, bei denen es sich um Fettmoleküle handelt, die in Wasser winzige Kügelchen bilden, ähnlich wie Blasen. Die Pharmaunternehmen verpacken dann diese winzigen Partikel auf Lipidbasis mit den Wirkstoffen der Impfstoffe und verwenden die Nanopartikel im Wesentlichen als Transportmittel, um die Nutzlast der Impfstoffe zu unseren Immunzellen zu transportieren.
In Zusammenarbeit mit Forschern der Universität Sapienza in Rom entwarf Mahmoudi ein Experiment, um zu testen, ob Nanopartikel auf Lipidbasis ein Grund für die unterschiedliche Wirksamkeit von Impfstoffen bei Männern und Frauen sein könnten. Das Team veröffentlichte seine Ergebnisse am 13. Mai in der Zeitschrift Molecular Pharmacology.
Das Team fügte Blutproben von 18 Patienten, acht Männern und zehn Frauen, Nanopartikel auf Lipidbasis hinzu, die denen ähneln, die in den Impfstoffen verwendet werden. Die Forscher beobachteten dann, wie gut oder wie schlecht Immunzellen im Blut diese Nanopartikel adsorbierten. Das Team fand einen signifikanten Unterschied zwischen Männern und Frauen für einen Zelltyp, der als natürliche Killerzellen bezeichnet wird.
"Diese Zellen sind dafür verantwortlich, andere infizierte Zellen zu finden - Zellen, die das Virus produzieren - und sie können sie töten", sagte Mahmoudi. „Wir fanden heraus, dass natürliche Killerzellen geschlechtsspezifisch auf Lipid-basierte Nanopartikel reagieren.“
Natürliche Killerzellen von weiblichen Spendern nahmen nämlich weniger Nanopartikel auf als natürliche Killerzellen von Männern. Basierend auf diesem Modellsystem ist es also plausibel, dass das Immunsystem von Männern und Frauen unterschiedlich auf den Impfstoff reagieren würde.
Aber Mahmoudi und seine Kollegen zeigten auch, dass der Unterschied beseitigt werden konnte, indem man die Nanopartikel zuerst in das Plasma eines Spenders, den zellfreien Teil seiner Blutprobe, gab. Mahmoudi glaubt dies, weil Proteine im Plasma an die Nanopartikel auf Lipidbasis binden können, wodurch die Nanopartikel eine biologische Beschichtung oder Korona erh alten.
"Ich denke, dass die Korona wie ein neuer Pass für Nanopartikel wirkt, sie sagt den Zellen, wie sie auf Nanopartikel reagieren sollen", sagte er.
Dies deutet also darauf hin, dass Ärzte und Forscher in der Lage sein sollten, etwas dagegen zu unternehmen, wenn es aufgrund des Geschlechts eines Patienten Unterschiede in der Leistung der Impfstoffe gibt. Aber sie brauchen mehr Forschung und Daten, um die Ursache und Abhilfe für diese Unterschiede vollständig zu verstehen, sagte Mahmoudi. Glücklicherweise wachsen die der Community zur Verfügung stehenden Daten jedoch jeden Tag.
"Die klinischen Studien wurden mit Zehntausenden von Patienten durchgeführt. Wir wissen, dass es Unterschiede gibt und dass wir sie überwachen müssen", sagte er. „Jetzt haben wir Millionen von Menschen, die die Impfstoffe erh alten. Das sind Millionen von Datenpunkten. Wir müssen da rausgehen und sie besorgen.“
