Biologische Informationen zur Corona-Krise Teil 3

Letztes Update 28.1.2021

(Im Wörterbuch habe ich einige der Fachbegriffe erläutert, die ich in diesem Text benutze. Ich empfehle den Lesern vor diesem 3. Teil die Teile 1 und Teile 2 zu lesen, falls noch nicht geschehen.)

Die Coronakrise geht uns allen inzwischen auf den Geist. Wir wollen unser normales Leben von vor der Krise wiederhaben, aber andererseits auch nicht das Risiko einer Herdenimmunisierung durch unkontrollierte Infektionen eingehen, weil dieser Prozess vor allem das Leben vieler Senioren gefährden würde.

Ein Hoffnungsschimmer besteht in der Verfügbarkeit von Impfstoffen ab 2021. In diesem Blog möchte ich erläutern, warum Impfen die Pandemie beenden könnte. Dazu möchte ich zunächst versuchen kurz und verständlich, die biologischen und medizinischen Ideen zu erklären, die hinter dem Prozess des Impfens stehen. Danach werde ich die weltweiten Anstrengungen der Impfstoffentwicklung gegen Sars-CoV-2 (das Covid-19 auslösende Virus) erläutern. 

Was ist die Idee hinter dem "Impfen"?

Durchlebt ein Mensch eine Infektionskrankheit, so ist er bekanntermaßen danach zumindest für einige Zeit gegen eine Neuinfektion immun. Wie man seit längerem weiß, besteht die Basis dieser Immunität darin, dass unser Immunsystem gegen den Erreger Antikörper gebildet hat. Mit diesen spezifischen Antikörpern kann der Körper den Erreger effektiv bekämpfen und eine Neuinfektion verhindern.

Auslöser für die Antikörperbildung sind sogenannte Antigene des Erregers. Dabei handelt es sich meist um charakteristische Oberflächenstrukturen, die den Zellen unseres Immunsystems "aufgefallen sind", woraufhin nach dem Schlüssel-Schlossprinzip passende Antikörper generiert werden. 

Die Idee hinter dem Impfen ist nun ganz einfach und geht wie folgt:

Ein abgeschwächter Erreger oder nur antigene Teile des Erregers, die für sich keine oder nur eine sehr abgeschwächte Form der Krankheit hervorrufen, sollen das Immunsystem dazu anregen, Antikörper zu bilden, die dann vor dem gefährlichen Erreger schützen.

Es ist kein Zufall, dass Impfungen zuerst bei einer der größten Geißeln der Menschheit entwickelt wurden, bei den Pocken (bitte nicht mit den Windpocken verwechseln!). Bild eines an Pocken erkrankten Mädchens: (nur für starke Nerven).

Geschichte einer Geißel
Die Pocken traten vermutlich erstmals während der Neolithischen Revolution um 10000 v. Chr. in menschlichen Siedlungen auf aber die Details um die Herkunft und Entstehung des Virus sind rein spekulativ. Die gefährlichere Variante der Pocken, Variola major oder auch Echte Pocken, ausgelöst vom Virus Orthopoxvirus variola erreichte Fallsterblichkeitsraten von bis zu 90%. Die hohe Letalität und Infektiösität der Erkrankung sowie die häufig schweren Spätfolgen bei den Überlebenden machten Pocken zu einer der gefürchtetsten Infektionskrankheiten der Menschheitsgeschichte. Die Krankheit wird bereits in über 3000 Jahre alten antiken Texten aus Indien und China beschrieben und die charakteristischen Hautpusteln und Narben lassen sich bereits auf altägyptischen Mumien finden. Im frühen 16. Jahrhundert erhielten die spanischen Konquistadoren bei ihrer Eroberung der Reiche der Azteken, Maya und Inka unwissentliche Unterstützung durch die Pocken: Nachdem die Pocken durch die Europäer in Amerika eingeschleppt wurden, rafften sie innerhalb weniger Jahrzehnte zwischen 30 und 95% der indigenen Bevölkerung dahin. Im Europa des 18. Jahrhunderts töteten die Pocken etwa 400000 Menschen jährlich und die Anzahl der weltweiten Pockentoten im 20. Jahrhundert wird trotz der Ausrottungsbemühungen auf 300-500 Millionen geschätzt.
Quelle: Dr. Balint Földesi auf Biomol.com

1796 infizierte der Brite Edward Jenner in einem Menschenversuch (der heute verboten wäre) einen 8jährigen Jungen mit Kuhpocken, denn er hatte beobachtet, dass  Menschen, die sich mit Kuhpocken angesteckt hatten, später nicht an den menschlichen Pocken erkrankten. Tatsächlich erkrankte dieser Junge später nicht an den menschlichen Pocken, obwohl er mit Pockensekret konfrontiert wurde.

 

1980 meldete die WHO, dass die Pocken wahrscheinlich ausgerottet seien. Das stimmt zwar nicht ganz, es gab kleinere Neuausbrüche, aber trotzdem steht fest, dass die Pocken gezeigt haben, dass die Impfidee funktioniert und viele Menschenleben retten kann.

Nicht nur bei den Pocken ist Impfen sehr erfolgreich gewesen, sondern auch z. B. bei der Kinderlähmung und bei Tetanus. 

Wie hat sich die Impftechnik seit 1796 weiterentwickelt?

Das oben geschilderte historische Beispiel von der ersten "Impfung" gegen Pocken 1796 steht dafür, dass Immunität gegen eine Krankheit durch einen abgeänderten, geschwächten Erreger erreicht werden kann (Lebend-Impfstoffe). Das Virus der Kuhpocken ist mit dem Virus der Echten Pocken beim Menschen verwandt und erzeugt im Menschen nur ein stark abgeschwächtes Krankheitsbild, die induzierten Antikörper sind jedoch auch gegen das Virus des Menschen wirksam. 

Bis vor Kurzem bedeutete Impfen, dass abgeschwächte oder tote, sich selbst nicht mehr vermehren könnende und nicht krankmachende Erreger oder Teile von ihnen gespritzt wurden. Wichtig dabei war, dass sie noch die Antigene (spezielle Bereiche von Eiweißen an der Oberfläche der Viruspartikel) der gefährlichen Krankheitserreger mitbrachten, um die Antikörperproduktion auszulösen. 

Seit Jahrzehnten wurden Impfstoffe z. B. gegen die Grippeviren in Hühnereiern produziert. Viren werden in die Eier gespritzt und dann in den Brutschrank gestellt, bis dass sich im Hühnerembryo genügend Viren entwickelt haben. Die Viren werden dann durch hohe Temperaturen oder durch Chemikalien abgetötet (Tot-Impfstoffe), um sie ganz, in Fragmenten oder nur extrahierte Proteine von ihnen für den Impfstoff zu gewinnen.

Dass dies alles sehr zeitaufwändig und mühsam ist, kann man sich vorstellen. Der Fortschritt der Wissenschaften und insbesondere der sprunghafte Fortschritt der Genetik hat aber Alternativen möglich gemacht, z. B. Vektor-Impfstoffe (s. Wörterbuch) oder n. m. M. noch besser: mRNA-Impfstoffe. Letztere ermöglichen eine automatische, maschinengesteuerte Impfstoffproduktion. Man möchte in Zukunft nicht mehr die Antigene selber impfen, sondern nur noch die genetische Information dafür, so dass die Körperzellen des Geimpften das Antigen selber produzieren. Das hat in der Theorie enorme Vorteile:
 

1. Wenn einmal die virale Erbsequenz oder die Aminosäuresequenz eines wichtigen Antigens (exponierter Bereich eines Proteins des Erregers) bekannt ist, kann die Sequenz der dafür kodierenden Boten-RNA (mRNA) computergesteuert und maschinell hergestellt werden.
    
2. Das geht sehr viel schneller als z. B. das Bebrüten von Hühnereiern und nachfolgende Virenbehandlung.
    
3. Da mRNA jedoch sehr instabil ist, braucht es noch Stabilisatoren, die die mRNA vor Abbau schützen. Viren selber haben eine Hülle und diese wird auch der synthetisierten mRNA durch die Zugabe von Lipiden zur Verfügung gestellt.
    
4. Der so hergestellte Impfstoff enthält die gezielte Bauanleitung für eine überschaubare Anzahl von Antigenen, während abgetötete Krankheitserreger oder Teile davon eine große Zahl von Antigenen enthalten können und somit weit mehr unerwünschte Nebenwirkungen erzeugen könnten.
    
5. Da die Herstellung des wesentlichen Bestandteils des mRNA-Impfstoffes die computergesteuerte Synthese der mRNA ist, kann auch innerhalb von 1-2 Tagen auf neue gefährliche Varianten des Virus reagiert werden. Da alle anderen Komponenten des Impfstoffes identisch bleiben, sollte eine Zulassung innerhalb weniger Wochen erfolgen können, allerdings wird die Produktion neuer Dosen Zeit in Anspruch nehmen. Dies ist vor allem angesichts der aktuellen Meldungen aus Großbritannien wichtig festgehalten zu werden, da die bekanntgewordenen Mutationen das Spikeprotein betreffen und zumindest theoretisch dessen antigenen Eigenschaften verändern könnten.

Soweit so gut. Das Problem ist nur: Bis zur Beginn der Coronakrise hatte es noch keinen mRNA-Impfstoff gegen irgendeinen Krankheitserreger gegeben.

Allerdings hatten schon in den Zeiten vor Corona einige Biotechfirmen an Therapien für Krebs gearbeitet und einen ähnlichen Ansatz verfolgt. Ziel war (und ist es noch immer) einen Impfstoff gegen spezifische Antigene von Krebszellen zu gewinnen. Das Stichwort ist "personifizierte Medizin". Ziel dieser Firmen ist es, gegen Krebszellen, die bei jedem Patienten andere Merkmale tragen können, ganz persönliche Therapien zu entwickeln - und zwar mit Hilfe der Techniken, die jetzt bei den RNA-Impfstoffen gegen Sars-CoV-2 eingesetzt werden.

Die Biotechfirmen waren also bereits zu Beginn der Coronakrise technisch in einer sehr guten Ausgangslage, was auch das hohe Tempo erklärt, das sie vorlegen konnten.


Was ist der Status der Impfstoffentwicklung gegen das Sars-CoV-2 Virus?

Die weltweiten Anstrengungen, um einen Impfstoff gegen Covid-19 zu gewinnen, sind insgesamt einzigartig und enorm umfangreich. Auf allen Wegen wird versucht Impfstoffe herzustellen, so wurden z. B. die Impfstoffe aus China noch ganz klassisch aus inaktivierten Viren hergestellt. Auch Vektor-Impfstoffe sind neben mRNA-Impfstoffen in der Entwicklung. Das folgende Schaubild vom 16. November 2020 zeigt, dass an Hunderten von Impfstoffen gegen Corona geforscht wird und zwei bereits damals kurz vor der Zulassung standen:



Es gibt also bereits 12 Impfstoffe in der letzten Stufe der klinischen Erprobung.

Derzeit sind zwei mRNA-Impfstoffen (einer von Moderna und der andere von BionTech/Pfizer) mit extrem guten Effektivitätszahlen (etwa 95%) in der EU zugelassen. Hinzu kommt noch der Vektorimpstoff von AstraZeneca. Der von der Universität Oxfort entwickelten Impfstoffs der britisch/schwedischen Firma ist kein mRNA-Impfstoff, sondern ein sogenannter Vektor-Impfstoff (das Adenovirus wurde als Träger verwendet). Er zeigt eine 70%ige Wirksamkeit. In Deutschland wird der Impfstoff für Patienten älter als 65 Jahre nicht verwendet. Die EU hat jedoch den Impfstoff für alle Altersgruppen freigegeben.

Warum ging diesmal die Impfstoffentwicklung so schnell?

Es gibt sehr gute Gründe, warum die Impfstoffentwicklung so viel schneller als üblich gelaufen ist:

1. Die Pandemie ist die größte Bedrohung der Menschheit seit dem 2. Weltkrieg und entsprechend locker saß den Regierenden weltweit und den Investoren das Geld, um alle finanziellen Hürden rasch beiseite zu schieben. So konnten die ausführenden Biotechfirmen ohne eigene finanzielle Risiken das Impfprojekt angehen. Sie mussten sich keine Sorge um die Finanzierung machen, weil die Regierungen bereit waren durch Vorabverträge eventuell auch Fehlversuche und Scheitern abzusichern.
    
2. Die beiden derzeit (zeitlich) führenden Impfstoffe der Firmen Pfizer/Biontech und Moderna wurden auf der komplett neuen Basis von mRNA durchgeführt. Dies ist ein wesentlich schnellerer Weg zum Impfstoff als die konventionellen Methoden.
    
3. Moderna wurde von der amerikanischen Regierung mit dem Projekt Warp unterstützt. Die Impfstoffherstellung wurde wie ein militärisches Unterfangen logistisch durchgezogen. Die Trump Administration hat ihren Kampf gegen Corona allein auf dieses Projekt fokussiert.
    
4. Die Kooperation zwischen Pfizer/BionTech hat sich dem Projekt Warp nicht angeschlossen. Pfizer hat genug eigene Mittel, um sich nicht politisch abhängig zu machen. BionTech hat die Wissenschaft hinter dem mRNA-Impfstoff ausgearbeitet und Pfizer hat mit seinen finanziellen Mitteln und seinem Know-how in Bezug auf Arznei- und Impfstoffgenehmigungen alle logistischen und bürokratischen Hürden beiseite geräumt.
    
5. Da die Regierungen bereit waren, den Firmen die finanziellen Risiken abzunehmen, in dem sie schon vorab große Zahlungen leisteten, mussten die Firmen bei den klinischen Tests auch nicht auf das Geld achten und konnten z.B. einige Testphasen parallel angehen, die sonst aus finanziellen Gründen nach einander gemacht werden.
    
6. Aus dem gleichen Grund konnte die Impfstoffproduktion in großem Maßstab bereits vorbereitet werden, noch bevor die Tests positiv abgeschlossen wurden.

Kurzum, m. M. n. sollten wir uns freuen, dass alles so schnell gegangen ist. Persönlich bin ich sogar aus theoretischen Gründen davon überzeugt, dass die mRNA-Impfstoffe sehr viel sicherer sein werden als die konventionell hergestellten, aber ich gebe natürlich zu, dass sich dies erst in der Praxis beweisen lässt und kann deshalb anhaltende Skepsis durchaus verstehen. Diese verfliegt derzeit jedoch, da sich bei den inzwischen erfolgten millionenfachen Impfungen zeigt, dass die Nebenwirkungen sich in den erwartbaren Grenzen halten.

Allerdings gilt es zunächst einmal das sehr große logistische Problem zu lösen, alle Welt zu impfen, denn bei einer Pandemie reicht es nicht, nur lokal zu impfen. Es geht nicht nur darum, die brachliegenden Branchen wie Touristik etc. wieder anzukurbeln. Die Menschheit muss als Ganzes gegen das Virus resistent werden auch damit sich in entlegenen Orten nicht neue Mutationen ausbilden können, die dann gegen die Impfungen immun sein könnten. Es wird also anfänglich eher ein Mangel an Impfstoffen herrschen, weshalb die Regierenden weltweit festlegen müssen, welche Bevölkerungsgruppen zuerst Zugang haben.


Wie sicher sind die Impfungen?

Die Sicherheit, Verträglichkeit und Wirksamkeit von Medikamenten allgemein und auch von Impfstoffen wird in sogenannten klinischen Tests untersucht, für die international strenge Regeln gelten. Es werden nur solche Medikamente oder Impfstoffe zur Erprobung an Menschen zugelassen, die sich in Tierversuchen bewährt haben. Die klinischen Studien sind dann wie folgt gestaffelt:

Klinische Phase I: Medikamente und Impfstoffe werden erstmals an einer kleinen Gruppe von gesunden (!) Freiwilligen getestet. Ziel ist die Feststellung der Dosis-Verträglichkeit und die Entdeckung von häufigen Nebenwirkungen.

Klinische Phase II: In Phase II wird der Kreis der Testpersonen erstmals auf Patienten ausgeweitet, um die Wirksamkeit, aber auch um subtile Nebenwirkungen bei ihnen aufzudecken.

Klinische Phase III: In Phase III wird nach einer statistischen Absicherung der Wirkung eines Medikaments oder einer Impfung gesucht, ebenso nach möglichen seltenen Nebenwirkungen. Dazu werden meist mehrere Tausend Patienten in verschiedenen Ländern und Ethnien benötigt.

Klinische Phase IV: Diese Phase tritt nach der Zulassung eines Medikaments oder Impfung durch nationale Regierungen ein. Die Falldaten werden dann weiterhin erfasst und statistisch laufend neu ausgewertet.

Der Impfstoff von Moderna schützt zu 94,5%, der von Pfizer/Biontech zu 95% vor Sars-Cov-2  Infektion. Diese Effektivitätszahlen aus klinischen Studien der Phase III  sind Stand 20.11.2020. Beide Impfstoffe beruhen auf mRNA-Basis und in beiden Fällen wird Erbinformation für das sogenannte Spike-Protein gespritzt, das auf der Oberfläche des Viruspartikels sitzt und für den Kontakt mit den Wirtszellen verantwortlich ist. Mit der mRNA infizierte Zellen produzieren dieses Protein und das Immunsystem beginnt damit, Antikörper dagegen zu bilden. Kommt die geimpfte Person später mit Sars-CoV-2 in Kontakt, binden die Antikörper an dessen Spikeprotein und verhindern damit den Kontakt zu den Wirtszellen. Eine Infektion wird verhindert.

Diese Zwischenergebnisse haben es beiden Firmen erlaubt, in den USA einen Antrag auf Notzulassung zu stellen. Eine solche Notzulassung gibt es in der EU nicht, aber es wurde aufgrund der Dringlichkeit ein sogenanntes beschleunigtes Verfahren eingeleitet. Dies bedeutet, dass die Zulassungsbehörde der EU während der Testphase den statistischen Status laufend beobachtet und den ganzen Papierkram vorbereitet haben, so dass es nicht die sonst übliche Zeitverzögerung von vielen Monaten zwischen Studienabschluss und Bewilligung gegeben hat.

Tatsächlich konnten auch in der EU die Impfstoffe beider Firmen bereits zum Jahreswechsel 2020/2021 ausgeliefert werden. 

Der Impfstoff von Moderna hat gegenüber dem Pfizer/BionTech Impfstoff hierbei einen sehr großen Vorteil, er muss nicht in flüssigem Stickstoff bei -70 Grad gelagert werden, sondern hält sich bei normalen Kühlschranktemperaturen. Das verbilligt den Transport und macht ihn für eine weltweite Impfung definitiv geeigneter. Der Pfizer/BionTech Impfstoff macht es notwendig, sogenannte Impfzentren zu errichten, die die notwendige Infrastruktur zur Lagerung  besitzen. Der Moderna Impfstoff könnte auch beim Hausarzt gelagert werden.

Meine persönliche Einschätzung der m-RNA Impfstoffe

Die mRNA-Impfstoffe sind etwas Neues und deshalb können wir noch nicht auf langjährige Erfahrungen zurückblicken. Es muss sich erst noch bestätigen, ob die hohen Erwartungen erfüllt werden.

Unter diesem Vorbehalt darf ich aber meine Erwartungen formulieren und auch meiner Hoffnung Ausdruck verleihen, dass diese mRNA-Impfstoffe sich nicht nur als sehr schnell in der Herstellung beweisen, sondern auch als besonders sicher.

Der Hauptgrund für diese meine Erwartung ist vor allem die enorm große Spezifität dieser mRNA-Impfstoffe und deren Beschränkung auf die Herstellung sehr weniger Antigene in der Wirtszelle. Deshalb dürfen weniger Nebenwirkungen erwartet werden als bei Tod-, Lebend- oder Vektor-Impfungen, bei denen immer sehr viele Antigene vorhanden sind.

Eines ist m. E. ganz sicher: Die mRNA-Impfung wird weniger direkte und Langzeitwirkungen haben als die Infektion durch das komplette Virus, das alle seine Gene in Form seiner RNA in meine Zellen injizieren und sich in diesen multiplizieren würde.

Ich werde mich sobald wie möglich impfen lassen, denn ich möchte mich und meine Mitmenschen schützen und möglichst bald mein normales Leben zurück!


Wer darf zuerst?

Da es noch zu wenig Impfstoff gegen Covid-19 gibt, hat die 
STIKO (Ständige Impfkommission am Robert-Koch-Insitut)
eine Empfehlung herausgegeben, welche Gruppen der Bevölkerung zunächst an die Reihe kommen.

Mit dieser Empfehlung kann sich jede/r informieren, wann er/sie sich impfen lassen kann.

Hier die Daten:

Gruppe 1

1. BewohnerInnen von Senioren- und Altenpflegeheimen
2. Personen im Alter von ≥80 Jahren  
3. Personal mit besonders hohem Expositionsrisiko in medizinischen Einrichtungen
4. Personal in medizinischen Einrichtungen mit engem Kontakt zu vulnerablen Gruppen
5. Pflegepersonal in der ambulanten und stationären Altenpflege
6.  Andere Tätige in Senioren- und Altenpflegeheimen mit Kontakt zu den BewohnerInnen

Gruppe 2

1. Personen im Alter von ≥75 –79 Jahren
2. Personal mit hohem Expositionsrisiko in medizinischen Einrichtungen
3. Personen mit einer Demenz oder geistigen Behinderung in Institutionen
4. Tätige in der ambulanten oder stationären Versorgung von Personen mit Demenz oder geistiger Behinderung
5. Personen mit Down-Syndrom (Trisomie 21)

Gruppe 3

1. Personen im Alter von ≥70 –74 Jahren
2. Personen nach Organtransplantation
3. Personen mit Vorerkrankungen mit hohem Risiko
4. BewohnerInnen und Tätige in Gemeinschaftsunterkünften
5. Enge Kontaktpersonen von Schwangeren
6. Enge Kontaktpersonen bzw. Pflegende von Personen mit hohem Risiko
7. Personal mit moderatem Expositionsrisiko in medizinischen Einrichtungen und in Positionen, die für die Aufrechterhaltung der Krankenhausinfrastruktur besonders relevant sind
8. Teilbereiche des ÖGD

Gruppe 4

1. Personen im Alter von ≥65–69 Jahren
2.  Personen mit Vorerkrankungen mit moderat erhöhtem Risiko und deren engste Kontaktpersonen
3. Personal mit niedrigem Expositionsrisiko in medizinischen Einrichtungen
4. LehrerInnen
5. ErzieherInnen
6. Personen mit prekären Arbeits- und/oder Lebensbedingungen

Gruppe 5

1. Personen im Alter von ≥60–64 Jahren
2. Personal in Schlüsselpositionen der Landes- und Bundesregierungen
3. Beschäftigte im Einzelhandel
4. Beschäftigte zur Aufrechterhaltung der öffentlichen Sicherheit mit erhöhtem Expositionsrisiko
5. Berufsgruppen der kritischen Infrastruktur

Gruppe 6

       Alle übrigen Personen im Alter von unter 60 Jahren


Achtung: Wichtige Information zum Impfen für über 80.Jährige:

Zentrales Telefon zur Terminvereinbarung (Hotline ist überlastet): 116 117

Besser ist online anmelden: http://www.impfterminservice.de



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