Seit Ausbruch des neuartigen Coronavirus SARS-CoV-2 läuft die Suche nach einem Impfstoff auf Hochtouren, aber dabei ist vieles anders als bei herkömmlichen Impfungen. Noch nie wurden Impfungen so schnell an Menschen getestet oder genetische Impfstoffe im großen Maßstab ausprobiert. Welche Hintergründe und Risiken gibt es dabei?

In Teil 1 ging es um die stark verkürzten klinischen Phasen bei den bisherigen COVID-19 Impfstoffen, die bereits an Menschen eingesetzt werden. Dies ist aber nicht der einzige Unterschied zu bisher üblichen Impfungen. Auch die eingesetzten Technologien können nicht mit denen der bekannten, breit angewendeten Impfstoffe verglichen werden. Erstmals kommen großflächig genetische Impfstoffe am Menschen zum Einsatz.

Um den Unterschied zwischen genetischen Impfstoffen und herkömmlichen Impfungen zu verstehen, zahlt es sich aus, zuvor einen kurzen Blick auf Letztere zu werfen. 

Wie funktionieren herkömmliche Impfungen?

Zurzeit wird bei Impfungen zwischen zwei großen Varianten unterschieden – aktive und passive Impfungen. 

Bei aktiven Impfungen, die den Großteil der gängigen Impfstoffe ausmachen, werden Krankheitserreger in abgeschwächter Form benutzt. Sind die Viren oder Krankheitserreger noch vermehrungsfähig, spricht man von einem „Lebendimpfstoff“. Sind die Viren oder Erreger nur noch bruchstückhaft vorhanden und nicht mehr vermehrungsfähig, handelt es sich um einen sogenannten „Totimpfstoff“. 

Das Ziel solcher Impfungen ist, das körpereigene Immunsystem mit einem bestimmten Erreger in geringen Mengen oder geschwächter Form „bekannt zu machen“. Dadurch kann es bei einem erneuten Kontakt mit dem Erreger schneller reagieren und sollte, wenn die Impfung erfolgreich war, selbst in der Lage sein den Körper vor einer Infektion zu schützen. 

Bekannte aktive Impfungen sind beispielsweise Tetanus, Polio oder Masern.

Passive Impfstoffe hingegen enthalten bereits fertige Antikörper und werden meist in Akutsituationen verwendet. Beispiele dafür sind Tetanus-Impfungen oder Tollwut-Impfungen. Der Unterschied zu aktiven Impfungen ist, dass hier das körpereigene Immunsystem nicht selbst aktiv wird. Daher ist die Wirkung meist nur von kurzer Dauer. 

Für COVID-19 Impfungen stehen nun aber genetische Impfstoffe im Fokus der Forschung, die zu keiner der herkömmlichen Impfmethoden zählen. 

Was sind genetische Impfstoffe?

Etwa die Hälfte der 124 gemeldeten Impfstoff-Kandidaten sind sogenannte „genetische Impfstoffe“. Einige davon befinden sich bereits in klinischen Phasen und werden an Menschen getestet. Auch der kürzlich in Russland registrierte Impfstoff „Sputnik V“, gehört in diese Kategorie. 

Das gemeinsame Merkmal von genetischen Impfstoffen ist, dass es zu einer Manipulation der Proteinbiosynthese (Neubildung von Proteinen) in der menschlichen Zellen kommt. Das heißt vereinfacht: Die menschlichen Zellen werden manipuliert im Körper selbst bestimmte Mengen von Virus-Proteinen herzustellen. Die produzierten Virus-Proteine sollen so das Immunsystem anregen und eine Immunantwort auslösen.

Die menschlichen Zellen produzieren also selbst Teile des Virus. Wenn bei diesen Impfungen alles nach Plan läuft, kann das Immunsystem sehr spezifische Antikörper gegen die produzierten Proteine des Virus herstellen.

Dies soll durch drei verschiedene Varianten, die alle aktuell in klinischen Phasen für die COVID-19 Impfung zur Anwendung kommen, erreicht werden.

Variante 1: Vektorimpfungen – Beispiel „Sputnik V“

Die erste Variante für genetische Impfstoffe sind sogenannte „virale Vektorimpfungen“. Ein Vektor ist ein neutraler Virus, der sich nicht reproduzieren kann. Im Inneren des Vektors sind verschiedene Gene eingebaut.

Im Fall von „Sputnik V“, dem ersten registrierten Corona-Impfstoff, sind laut offiziellen Angaben, die Gene im Vektor eingearbeitet worden, die für das Spike-Protein von SARS-CoV-2 kodieren. 

Diese werden von menschlichen Zellen aufgenommen, welche daraufhin mit der Produktion des Virus Spike-Proteins im Körper beginnen. Als Antwort darauf sollte das körpereigene Immunsystem mit einer Immunantwort starten und Antikörper gegen das S-Protein von SARS-CoV-2 produzieren.

Im Fall von „Sputnik V“ gibt es 21 Tage nach der ersten Impfung noch eine zweite Auffrischung mit einem anderen Vektor, der aber das selbe Gen enthält und „längere Immunität“ bewirken soll.

Variante 2 und 3: mRNA- und DNA-Impfstoffe

Im Vergleich zu den fertigen Genen, die im Vektorimpfstoff enthalten sind, gehen mRNA und DNA-Impfstoffe noch einen Schritt weiter. Hier werden Nukleinsäuren des Virus in humane Zellen befördert. Aus diesen Nukleinsäuren soll die menschliche Zelle selbst die Virusgene produzieren. Bei mRNA-Impfstoffen kann dies direkt passieren, während DNA-Impfstoffe von der Zelle selbst zuerst in mRNA „umgeschrieben“ werden müssen. 

Dadurch können sowohl humorale als auch zelluläre Immunantworten ausgelöst werden. Das bedeutet, es werden sowohl Antikörper als auch andere Immunzellen, beispielsweise T-Gedächtniszellen, gebildet. 

Nach offiziellen Angaben werden bereits zwei RNA-Impfstoffe und ein DNA-Impfstoff am Menschen klinisch getestet. 

Wenig Zulassungen, aber viele Probleme

An genetischen Impfstoffen wird schon seit ungefähr 20 Jahren geforscht, jedoch gibt es zurzeit keinen mRNA oder DNA-Impfstoff, der ein reguläres Zulassungsverfahren am Menschen geschafft hat. 

Vereinzelte genetische Impfungen wurden aber bereits an Tieren, beispielsweise gegen das Katzen-Coronavirus, zugelassen. Jedoch wird dieses Beispiel aktuell kritisch diskutiert, da eine Veröffentlichung aus dem Jahr 2019 zeigte, dass geimpfte Katzen anfälliger für virale Infektionen waren als nicht geimpfte. 

Für Vektorimpfungen gibt es bereits zwei offizielle Zulassungen am Menschen: Gegen Dengue-Fieber seit dem Jahr 2015 und gegen Ebola seit Ende 2019.

Während Forscher noch keine neuen Angaben zur großflächigeren Anwendung des Ebola-Impfstoffes im Kongo gemacht haben, gibt es beim Impfstoff gegen Dengue- Fieber seit 2018 Diskussionen.

Hier zeigte sich, dass Menschen, die vor der Impfung noch nie Kontakt mit dem Virus hatten, wenn sie später erkrankten, einen schlimmeren Krankheitsverlauf hatten als nicht geimpfte. Daher änderte das Pharmaunternehmen Sanofi, die Empfehlung für die Impfung. Aktuell ist sie nur noch für Personen empfohlen, die in der Vergangenheit bereits mit dem Virus infiziert waren. 

Ein weiteres Argument, das Forscher in einer Veröffentlichung über genetische Impfstoffe aus dem Jahr 2015 festhielten, war, dass vor allem bei DNA-Impfstoffen die Möglichkeit bestehe, dass die Informationen in den Zellkern aufgenommen werden könnte, und somit erbgutverändernd wären. Allerdings sei dies in Experimenten „bisher noch nicht oft beobachtet worden.“

Keine Erfolgsgeschichten, aber Empfehlungen für COVID-19 Impfung

Während die bisherigen genetischen Impfstoffe keine großen Erfolgsgeschichten erzählen, werden diese für COVID-19, unter den Argumenten der schnellen Entwicklung und einer sehr spezifischen Immunantwort, zurzeit von verschiedenen Seiten favorisiert. 

Der deutsche Virologe Professor Christian Drosten sprach sich dafür aus, im Falle von COVID-19 für genetische Impfstoffkandidaten eine beschleunigte Zulassung zu ermöglichen. Ein berühmter Befürworter und Geldgeber für genetische Impfungen ist auch Bill Gates. 

Während beide davon sprachen, dass die Entscheidungs- und Haftungsfrage beim jeweiligen Staat liegt, sagte Bill Gates in einem Interview mit BBC in Bezug auf die beschleunigten Zulassungsverfahren: „Es wird Abstriche geben. Wir werden weniger Sicherheitstests als typischerweise haben.“

Was bei erprobten Impftechnologien schon riskant wäre, wird bei genetischen Impfungen, mit denen man am Menschen praktisch noch keine Langzeiterfahrungen hat, wohl nochmals um mehrere Risikostufen höher. 

Der Virologe Professor Shibo Jiang, der bereits an einem Wirkstoff für SARS mitarbeitete, sagt dazu in einer offiziellen Stellungnahme in Nature deutlich: „Überstürzt den Einsatz von Impfstoffen und Medikamenten gegen COVID-19 nicht ohne ausführliche Sicherheitstests.“ 

Auch der deutsche Mediziner Sucharit Bhakdi und elf weitere Gründungsmitglieder der Initiative „Mediziner und Wissenschaftler für Gesundheit, Freiheit und Demokratie, e.V.” sprechen sich besonders klar gegen einen großflächigen Einsatz von genetischen Impfstoffen aus. 

Wie diese Wirkstoffe, die sich bereits in klinischen Phasen befinden wirken, ebenso wie „Sputnik V“, der im September an bis zu 40.000 Menschen angewendet werden soll, wird die Zukunft zeigen. Jedoch ist die großflächige Anwendung von genetischen Impfstoffen am Menschen nach der kurzen Entwicklungszeit, etwas, dass COVID-19 Impfstoffe klar von allen bisherigen unterscheidet. 

Vorschau auf Teil 3: 

Im dritten und letzten Teil der Artikelserie, geht es darum, warum bisher noch keine Impfstoffe gegen andere Coronaviren bei Menschen registriert wurden und an welchem Problem die Zulassung scheiterte. Die oftmals beobachteten Immunreaktionen und die schnelle Veränderung der Viren, die oftmals als Begründungen dafür genannt werden, stellen weitere Unterschiede zu herkömmlichen Impfungen dar.