Wann wird ein Coronavirus-Impfstoff bereit sein?

Die Studien am Menschen begannen im April – doch selbst wenn sie gut verlaufen, stehen einer weltweiten Impfung noch viele Hindernisse im Weg.

Selbst die wirksamsten und strengsten Eindämmungsstrategien haben die Ausbreitung der Atemwegserkrankung COVID-19 nur verlangsamt – auch das ist sehr wertvoll. Als die Weltgesundheitsorganisation (WHO) schließlich einen Ausbruch und anschließend eine Pandemie erklärte, richteten sich alle Blicke auf die Aussicht auf einen Impfstoff, denn eine vorbeugende Impfung kann Menschen am wirksamsten vor einer Erkrankung schützen.

Etwa 100 Unternehmen und akademische Einrichtungen wetteifern darum, einen solchen Impfstoff zu entwickeln; mindestens drei haben Impfstoffkandidaten, die sie an Menschen testen. Der erste davon – hergestellt vom Bostoner Biotechnologieunternehmen Moderna – ist der im April in Studien am Menschen gestartete RNA-Impfstoff namens mRNA-1273.

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Dieses beispiellose Tempo ist größtenteils das Ergebnis der Bemühungen Chinas, das Erbgut von Sars-CoV-2, das Covid-19 verursacht, zu sequenzieren / seine Basenfolge zu bestimmen. China teilte diese Sequenz Anfang Januar und ermöglichte Forschungsgruppen weltweit, das lebende Virus zu vermehren und zu untersuchen, wie es in menschliche Zellen eindringt und Menschen krank macht.

Dass die Impfstoffarbeiten so schnell beginnen konnten, hat jedoch noch einen weiteren Grund. Obwohl niemand vorhergesehen hatte, dass die nächste weltweit bedrohliche Infektionskrankheit durch ein Coronavirus verursacht würde – die Grippe (Erkrankung durch Influenzaviren) gilt gewöhnlich als größtes Pandemierisiko –, hatten Impfstoffexperten Erfahrung mit der Arbeit an „Prototyp“-Erregern.

Coronaviren hatten in jüngerer Zeit zwei weitere Ausbrüche verursacht: das schwere akute Atemwegssyndrom (SARS) in China 2002-04 und das 2012 in Saudi-Arabien begonnene Nahost-Atemwegssyndrom (MERS). In beiden Fällen begannen anschließend Arbeiten an Impfstoffen, die jedoch zurückgestellt wurden, als die Ausbrüche festgestellt wurden. Das Unternehmen Novavax aus Maryland hat diese Impfstoffe nun für Sars-CoV-2 umgestaltet und erklärte, mehrere Kandidaten seien bereit, im Frühjahr in Studien am Menschen einzutreten. Moderna baut unterdessen auf früheren Arbeiten am MERS-Virus am Nationalen Nationalen Institut für Allergien und Infektionskrankheiten in Bethesda, Maryland, USA auf.

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Wie wirken Impfstoffe gegen das neue Coronavirus?

Das neue Coronavirus teilt 80% bis 90% seines Erbguts mit dem SARS verursachenden Virus – daher trägt es den Namen Sars-CoV-2. Beide bestehen aus einem Strang Ribonukleinsäure (RNA) im Inneren einer kugelförmigen, mit Spitzen besetzten Proteinhülle. Die Spitzen binden an Rezeptoren auf der Oberfläche der Zellen, die die menschliche Lunge auskleiden – in beiden Fällen an denselben Rezeptortyp – und ermöglichen dem Virus den Eintritt in die Zelle. Im Inneren übernimmt es die Vermehrungsmaschinerie der Zelle, um weitere Kopien seiner selbst herzustellen, bevor es sich wieder von der Zelle löst und die normale Zelle dabei tötet.

Alle Impfstoffe arbeiten nach demselben Grundprinzip. Sie präsentieren dem menschlichen Immunsystem einen Teil oder den gesamten Erreger, meist als Injektion in niedriger Dosis, um die Bildung von Antikörpern gegen ihn anzuregen. Einmal entstandene Antikörper bilden eine Art Immungedächtnis, das schnell wieder aktiviert werden kann, wenn die Person dem Virus in seiner natürlichen Form ausgesetzt wird.

Traditionell werden Impfstoffe mit lebenden, abgeschwächten Formen des Virus oder mit Teilen beziehungsweise dem gesamten durch Hitze oder Chemikalien inaktivierten Virus hergestellt. Diese Methoden haben Nachteile. Die lebende Form kann sich im Wirt weiterentwickeln, möglicherweise einen Teil ihrer Virulenz (Fähigkeit, krank zu machen) zurückerlangen und den Empfänger erkranken lassen. Um den erforderlichen Schutzgrad zu erreichen, sind bei inaktivierten Viren dagegen höhere oder wiederholte Dosen nötig.

Eine weitere neue Strategie – beispielsweise die von Novavax – erzeugt einen „rekombinanten“ Impfstoff. Dabei wird der genetische Code der Proteinspitze auf der Oberfläche von Sars-CoV-2 isoliert, also jenes Virusteils, der beim Menschen am ehesten eine Immunreaktion auslöst, und in das Genom eines Bakteriums oder einer Hefe eingefügt, um ihn in großer Menge herzustellen. Ein noch neuerer Ansatz befasst sich nicht mit Proteinen, sondern stellt Impfstoffe aus dem Erbgut des Virus selbst her. Dies gilt für Moderna und ein weiteres Unternehmen aus Boston, CureVac, die beide aus Boten-RNA (mRNA) Impfstoffe gegen COVID-19 herstellen.

Als wichtige Voraussetzung für die behördliche Zulassung finden klinische Studien am Menschen gewöhnlich in 3 Phasen statt: Phase-I; Phase-II, Phase-III.

Phase-I: Der Impfstoff wird an einigen Dutzend gesunden Freiwilligen auf Sicherheit und unerwünschte Wirkungen geprüft und überwacht. Phase-II untersucht bei Hunderten von Menschen, meist in einem von der Krankheit betroffenen Teil der Welt, wie wirksam der Impfstoff ist, und Phase-III tut dasselbe bei einigen Tausend Personen.

Allerdings scheiden viele experimentelle Impfstoffe auf dem Weg durch diese Phasen aus. Bruce Gellin, der das weltweite Impfprogramm des gemeinnützigen Sabin Vaccine Institute in Washington DC leitet und mit Cepi an einem COVID-19-Impfstoff zusammenarbeitet, sagt: „Nicht alle Pferde, die die Startbox ​​verlassen, werden das Rennen beenden“. Um dies besser zu verstehen, betrachten wir die folgende Grafik: Nur etwa 10% der in Phase-I erfolgreichen Medikamente sind auch in Phase-III erfolgreich und erhalten eine Zulassung. Die derzeit gegen COVID-19 getesteten Impfstoffe befinden sich höchstens in Phase-I.

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Warum ist das so? Impfstoffkandidaten sind entweder unsicher, unwirksam oder beides. Die Ermittlung geeigneter Dosen ist wichtig, weshalb klinische Studien weder übersprungen noch überstürzt werden dürfen. Wenn Aufsichts- und Zulassungsbehörden bereits ähnliche Produkte zugelassen haben, kann die Zulassung beschleunigt werden. Der jährliche Grippeimpfstoff ist das Produkt einer gut eingespielten Fertigungsstraße, an der jedes Jahr nur ein oder wenige Module aktualisiert werden müssen. SARS-CoV-2 ist dagegen ein neuer Erreger beim Menschen, und auch viele der für die Impfstoffherstellung verwendeten Technologien sind relativ unerprobt. Beispielsweise ist bisher kein aus Erbgut (RNA oder DNA) hergestellter Impfstoff zugelassen worden. Deshalb müssen COVID-19-Impfstoffkandidaten wie völlig neue Impfstoffe behandelt werden. Daraus folgt: „Auch wenn eine starke Motivation und die Notwendigkeit bestehen, so schnell wie möglich vorzugehen, ist es wirklich wichtig, wesentliche Prozesse nicht zu überspringen.“

Ein Beispiel ist ein in den 1960er-Jahren hergestellter Impfstoff gegen das respiratorische Synzytialvirus (RSV), ein häufiges Virus, das bei Kindern Erkältungssymptome verursacht. Klinische Studien ergaben, dass dieser Impfstoff bei Säuglingen, die sich anschließend dennoch mit dem Virus infizierten, die Krankheitssymptome verstärkte. Ein ähnlicher Effekt wurde bei Tieren beobachtet, die einen frühen experimentellen SARS-Impfstoff erhalten hatten. Der Impfstoff wurde später verändert, um dieses Problem zu beseitigen. Da er nun jedoch für Sars-CoV-2 neu gestaltet wird, muss er besonders strengen Sicherheitstests unterzogen werden, um das Risiko einer verstärkten Erkrankung auszuschließen.

Aus diesen Gründen kann es bis zu 10 Jahre dauern, bis ein Impfstoffkandidat alle Sicherheits- und Wirksamkeitstests durchlaufen hat. Präsident Trump nannte jedoch bei einer Sitzung im Weißen Haus am 2. März – vermutlich mit Blick auf die US-Wahlen im November – einen unmöglichen Zulassungstermin. Annelies Wilder-Smith, Professorin für Infektionskrankheiten an der London School of Hygiene and Tropical Medicine, sagt: „Wie die meisten Impfstoffexperten glaube ich nicht, dass dieser Impfstoff vor Ablauf von 18 Monaten bereit sein wird“. Dies gilt bereits als sehr schnell und als bestmögliche Schätzung, sofern keine Verzögerungen eintreten.

Inzwischen gibt es ein weiteres mögliches Problem. Sobald ein Impfstoff zugelassen ist, wird er in großen Mengen benötigt, und vielen Organisationen, die COVID-19-Impfstoffe entwickeln, fehlt die erforderliche Produktionskapazität. Die Impfstoffentwicklung ist wirtschaftlich ohnehin riskant, da nur wenige Kandidaten überhaupt in die Nähe klinischer Anwendungen gelangen. Produktionsanlagen werden meist auf bestimmte Impfstoffe zugeschnitten, und ihre Vergrößerung ist wirtschaftlich nicht möglich, solange noch nicht bekannt ist, ob das Produkt erfolgreich sein wird. Cepi und ähnliche Organisationen sollen einen Teil der Risiken übernehmen und Unternehmen dazu anregen, dringend benötigte Impfstoffe zu entwickeln. Cepi plant, in die Entwicklung eines COCID-19-Impfstoffs und parallel in den Ausbau der Produktionskapazitäten zu investieren, und rief Anfang März dazu auf, hierfür 2 Milliarden Dollar bereitzustellen.

Ist alles geschafft, sobald ein neuer COVID-19-Impfstoff zugelassen ist?

Nach der Zulassung eines COVID-19-Impfstoffs ergeben sich weitere Herausforderungen. Jonathan Quick, Experte für globale Gesundheit an der Duke University in North Carolina und Autor von The End, sagt: „Ein beim Menschen nachweislich sicherer und wirksamer Impfstoff bringt uns etwa ein Drittel des Weges, der für ein weltweites Impfprogramm nötig ist, voran“ und fährt fort: „Die Biologie des Virus und die Impfstofftechnologie können begrenzende Faktoren sein, doch Politik und Wirtschaft werden eher zu Hindernissen für die Immunisierung.“

Die Herausforderung besteht darin, sicherzustellen, dass der Impfstoff alle erreicht, die ihn benötigen. Das ist selbst innerhalb einzelner Länder ein Problem, und manche haben Leitlinien erstellt. In einem Grippepandemie-Szenario wird beispielsweise im Vereinigten Königreich die Impfung von Beschäftigten des Gesundheits- und Sozialwesens sowie von Menschen mit dem höchsten medizinischen Risiko, darunter Kinder und Schwangere, und das Ziel einer niedrigen allgemeinen Erkrankungs- und Sterblichkeitsrate priorisiert. Während einer Pandemie müssen Länder jedoch auch um Arzneimittel miteinander konkurrieren.

Da Pandemien meist die Länder mit den anfälligsten und unterfinanziertesten Gesundheitssystemen am stärksten treffen, besteht beim Impfstoff ein natürliches Ungleichgewicht zwischen Bedarf und Kaufkraft. Während der H1N1-Grippepandemie 2009 sicherten sich beispielsweise Länder, die es sich leisten konnten, die Impfstoffbestände, während arme Länder leer ausgingen. Man kann sich aber ein Szenario vorstellen, in dem Indien, ein wichtiger Impfstofflieferant der Entwicklungsländer, nicht unvernünftigerweise beschließt, seine Impfstoffproduktion vor dem Export zum Schutz seiner eigenen großen Bevölkerung von 1,3 Milliarden Menschen einzusetzen.

Außerhalb von Pandemien bringt die WHO Regierungen, Wohltätigkeitsorganisationen und Impfstoffhersteller zusammen, um eine Strategie für eine gerechte weltweite Verteilung zu vereinbaren. Organisationen wie die Impfallianz Gavi haben innovative Finanzierungsmechanismen entwickelt, um auf den Märkten Geld für die Versorgung armer Länder zu mobilisieren. Doch jede Pandemie ist anders und kein Land ist an die von der WHO vorgeschlagenen Regelungen gebunden. Wie Gavi-CEO Seth Berkley feststellt: „Die Frage ist: Was geschieht in einer Situation, in der nationale Notstände andauern?“

Fazit

Über einen COVID-19-Impfstoff wird intensiv diskutiert, doch bis wir sehen, wie sich dies entwickelt, wird noch einige Zeit vergehen. Biotechnologie-Unternehmen werden den Impfstoff vermutlich erst finden und zulassen lassen, nachdem die Epidemie ihren Höhepunkt erreicht hat und zurückgegangen ist. Wenn ein Impfstoff gefunden wird und das neue Coronavirus – wie die Grippe – endemisch wird oder über Jahre zirkuliert, kann er viele Leben retten. Bis dahin besteht unsere beste Hoffnung jedoch darin, die Krankheit so weit wie möglich einzudämmen. Verringern Sie den sozialen Abstand, waschen Sie die Hände und lassen Sie sich in Hochrisikosituationen testen.

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