Vaccinology

Vaccination is the most efficient strategy to prevent infectious diseases. The art of the vaccine researcher lies in finding substances that prevent us from falling ill with diseases such as flu, viral hepatitis or HIV/AIDS. But what makes a vaccine successful and ensures effective protection? Our scientists study the reaction of the immune system to answer that question – and to develop better vaccination strategies.

Our Research

The use of vaccines is the most effective and inexpensive approach to promote protection against disease-causing pathogens. Our vaccinologists are looking for new vaccines, which can serve either as a prophylaxis or as a therapy against infectious diseases.

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In order to develop such vaccines, the scientists try to understand the host response mechanisms triggered by a vaccine, since a strong immune response is not sufficient by itself for the success of the vaccination. The immune reaction must also fit well terms of effector mechanisms needed to achieve protection. How such a suitable response looks like can be learned from patients, who successfully combat an infection: the immune system of a host that is effectively combating an infection triggers the appropriate effector mechanisms. Thus, the search begins at the hospital: researchers look for key pathogens and new clinical markers that reveal how the patients’ immune system responds to the pathogen attack. The goal is to establish new immunization strategies using more effective and safe vaccines, which make us resistant against infectious diseases.

 

Within the last years the requirements for good tolerance of the vaccines as well as the respective safety issues increased. Therefore, the so-called subunit vaccines were developed which consists only of selected antigens of a certain pathogen, instead of the whole pathogen itself. The disadvantage is that the immune response induced by these subunit vaccines is often not strong enough. Hence, excipients, so called adjuvants, need to be added. Our researchers identified promising adjuvants that promote the immune response and, in addition, allow its modulation and optimization. This will facilitate the development of a tailored vaccination strategy for each pathogen.

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A successful vaccination strategy also includes the safe and simple delivery of the vaccines. The vision of our researchers: no longer to inject vaccines into muscles, but delivering them instead where most of the pathogens attack – on the mucosal membranes. In practice, this could be a vaccination via a nasal spray or a kind of pellet to be put under the tongue. These vaccine formulations present a sub-cellular component of the pathogen and the adjuvant to the local mucosal immune system. As a result, the host develops local defensive mechanisms against the potential pathogen in the mucosal tissues and gives rise to so-called antigen-specific cells throughout the entire body. Antigen-specific cells are used by the immune system to remember a pathogen. Special about this vaccination strategy is that already the entering of the pathogen via mucosal membranes can be blocked and the infection be prevented. In case of the conventional vaccination with a needle, no immune response at the mucosal membranes is induced and pathogens can still enter the body before the immune reaction starts (i.e. individuals might be protected against disease but they can still transfer the agent to other susceptible hosts).

 

Whether the vaccine is delivered via syringe or nasal spray – the development of any new vaccine requires extensive and prolonged research, including test series in mice. However, despite of the high genetic similarity between mice and men, there are significant differences in the immune responses: a vaccine which is successful in mice not always will be successful in humans. Thus, in order to increase the transferability of the obtained murine data into the human situation and to shorten the protracted and cost-intensive research phase vaccinologists develop new strategies. To this end, they evolve animal models based on mice which possess a humanized immune system. With this approach the research turns full circle: we return to the clinic. But this time not for the purpose of examining sick patients, but to prevent new illnesses.

Leader

  • Prof Dr Carlos A. Guzmán

    Carlos Guzman

    Head of the Department Vaccinology and Applied Microbiology

    +49 531 6181-4600

    +49 531 6181-4699

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