QS-21
Saponin-Extrakt aus Quillaja saponaria, Adjuvans
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QS-21 ist ein Extrakt aus dem chilenischen Seifenrindenbaum Quillaja saponaria, das bei Impfstoffen als Adjuvans verwendet wird. Es zählt zu den stärksten Adjuvanzien.
Eigenschaften
QS-21 enthält Saponine. Die enthaltenen Saponine bestehen aus einem am zentralen Fucose-Rest acylierten linearen Tetrasaccharid, welches an das C28-Atom eines Triterpens (Quillajasäure) gebunden ist.[1] Weiterhin trägt die Quillajasäure am C3-Atom ein verzweigtes Trisaccharid.[1] Die drei inneren Saccharide des Tetrasaccharids sind für die adjuvante Wirkung der Saponine notwendig.[1] Die hauptsächlich im Extrakt enthaltenen Saponine sind QS-21-Apiose und QS-21-Xylose im Verhältnis 2:1 und unterscheiden sich im endständigen Saccharid.[1][2][3] QS-21 neigt zur Hydrolyse an der Acylgruppe, wodurch die adjuvante Wirkung sinkt.[1] Eine synthetische Variante von QS-21 wurde beschrieben, wies aber nicht die gleiche adjuvante Wirkung auf.[1] Zusammen mit Monophosphoryl-Lipid-A (3-O-Desacyl-4′-monophosphoryl Lipid A, MPL) ist QS-21 Bestandteil des Adjuvans AS01 (liposomal) und AS02 (Emulsion).[4][5]
QS-21 verstärkt sowohl die humorale Immunantwort als auch die zelluläre Immunantwort.[2] In Mäusen wird zudem auch das NLRP3-Inflammasom aktiviert, was ein Freisetzen von Caspase-1-abhängigen Zytokinen ermöglicht.[3]
Gewinnung
QS-21 wird durch RP-HPLC aus dem wässrigen Extrakt QuilA der Rinde von Q. saponaria Molina gereinigt.[6] Unter den Fraktionen des QuilA sind QS-7, QS-17, Q-18 und QS-21 adjuvant.[6] Während die in der größten Menge vorkommende adjuvante Fraktion QS-18 in Mäusen toxisch ist, sind die weniger toxischen adjuvanten Fraktionen QS-7 und QS-21 verwendbar.[2] QS-21 ist die in größerer Menge vorkommende dieser beiden Fraktionen.[2]
Es wurden mehr als 50 QS-21-Analoga synthetisiert.[3]
Die Verfügbarkeit von Quillajaextrakt ist aufgrund geringer und übernutzter Bestände des Seifenrindenbaums begrenzt. Um Engpässen bei der Verwendung im SARS-CoV-2-Impfstoffkandidat NVX-CoV2373 zu begegnen, wird an der synthetischen Herstellung geforscht.[7]
Verwendung
QS-21 ist Bestandteil des Herpes-Zoster-Totimpfstoffs Shingrix.[8] Daneben wird es als Adjuvans bei Krebsimpfstoffen und Malariaimpfstoffen wie RTS,S untersucht.[2][4] Ein anderer, als Matrix-M bezeichneter Extrakt aus der Rinde von Q. saponaria wird als Adjuvans im SARS-CoV-2-Impfstoff NVX-CoV2373 verwendet.[9]
Geschichte
Die adjuvante Wirkung des Quillaja-Extrakts QuilA wurde erstmals 1925 von Gaston Ramon beschrieben, neben der adjuvanten Wirkung von Brotkrümeln, Tapiokamehl und Sojastärke bei der Diphtherieimpfung von Pferden.[10][11] Ab 1964 wurden die Saponine aus QuilA näher untersucht.[12] Aufgrund von Toxizität, Hämolyse und chemischer Instabilität war QS-21 bis Anfang der 2000er nicht für die Anwendung am Menschen zugelassen.[13] Im Jahr 2017 wurde der QS-21-enthaltende Herpes Zoster-Impfstoff Shingrix in den USA, 2018 in der EU zugelassen.
Literatur
- S. R. Bonam, C. D. Partidos, S. K. Halmuthur, S. Muller: An Overview of Novel Adjuvants Designed for Improving Vaccine Efficacy. In: Trends in pharmacological sciences, Band 38, Nummer 9, September 2017, S. 771–793, doi:10.1016/j.tips.2017.06.002, PMID 28668223.
- D. J. Marciani: Is fucose the answer to the immunomodulatory paradox of Quillaja saponins? In: International immunopharmacology, Band 29, Nummer 2, Dezember 2015, S. 908–913, doi:10.1016/j.intimp.2015.10.028, PMID 26603552.