Das Coronavirus SARS-CoV-2 kann die Erkrankung COVID-19 auslösen. Es wurde erstmals im Dezember 2019 in China festgestellt und hat sich seitdem weltweit verbreitet. Krankheitssymptome und -verlauf sind von Mensch zu Mensch sehr unterschiedlich: Es gibt Betroffene, die gar keine Symptome oder nur schwach ausgeprägte Beschwerden haben. Dazu zählen vor allem Fieber, Husten, Schnupfen und eine Störung des Geruchs- und/oder Geschmackssinns. Bei manchen Menschen können sich diese Symptome verschlimmern und in einer schweren Lungenentzündung oder Lungenversagen münden. Seit Dezember 2020 sind in Deutschland Impfstoffe gegen COVID-19 im Einsatz.
Derzeit werden in Deutschland folgende Impfstoffe gegen COVID-19 eingesetzt:
- Comirnaty® der Firmen Biontech/Pfizer
- Spikevax (früher "COVID-19 Vaccine Moderna") der Firma Moderna
- COVID-19-Impfstoffs Jcovden, früher "Covid-19 Vaccine Janssen", der Firma Johnson & Johnson
- Nuvaxovid® der Firma Novavax
- VidPrevtyn Beta® der Firma Sanofi
- VLA2001 der Firma Valneva
Hinweis: Der Impfstoff Vaxzevria der Fima AstraZeneca ist seit Ende 2021 in Deutschland nicht mehr verfügbar.
Alle Schutzimpfungen gegen das SARS-CoV-2-Virus haben zum Ziel, das Immunsystem auf eine Begegnung mit dem Virus vorzubereiten. So kann der Körper im Fall einer richtigen Infektion sofort mit einer starken Immunantwort reagieren, die das Virus unschädlich macht. Damit soll die Erkrankung – oder zumindest ein schwerer Verlauf – verhindert werden.
Wie funktioniert das genau? Durch Impfungen soll das menschliche Abwehrsystem das Spike-Protein ("Stachel-Protein") – ein Eiweiß auf der Oberfläche des SARS-CoV2-Virus – kennenlernen und gezielt Abwehrstoffe, wie Antikörper und spezielle Abwehrzellen, dagegen bilden. Kommt es dann zu einem Kontakt mit dem echten SARS-CoV-2-Virus, erkennt das Immunsystem es sofort an seinem Spike-Protein und bildet schnell die entsprechenden Abwehrstoffe.
Das Spike-Protein ist ein Antigen: So werden Merkmale von Krankheitserregern genannt, die das menschliche Immunsystem als fremd erkennt.
Impfstoffhersteller nutzen verschiedene Techniken, um Antigene in den Körper zu bringen: Eine Möglichkeit ist es, den Krankheitserreger lebend, aber stark abgeschwächt zu verabreichen. Eine solche Lebendimpfung wird zum Beispiel gegen Masern genutzt.
Die bisherigen Impfstoffe gegen COVID-19 entsprechen den Totimpfstoffen: Sie enthalten Bestandteile des abgetöteten Erregers. Diese können sich im Körper weder vermehren, noch eine Erkrankung auslösen.
Der Unterschied zwischen den Impfstoffen liegt darin, welche Teile des Erregers für die Impfung genutzt werden: Comirnaty (BioNTECH/Pfizer), Spikevax (Moderna), Janssen (Johnson &Johnson) und Vaxzevria (AstraZeneca) nutzen den genetischen Bauplan für das Spike Protein. Comirnaty und Spikevax verimpfen Boten (Messenger)-RNA. Janssen und Vaxzevria setzen den Bauplan in einen Träger (Vektor) ein. Nuvaxovid (Novavax) verimpft ein mit Gentechnik hergestelltes Spike-Protein und VLA2001 (Valneva) verwendet abgetötete ganze Viren.
Die Abkürzung mRNA steht für messenger ribonucleic acid – zu Deutsch auch Boten-RNA. Die Körperzellen nutzen mRNA als Bauplan, um Eiweiße herzustellen. Diesen Mechanismus macht sich der Impfstoff zunutze: Der Bauplan für das Spike-Protein wurde dem Virus entnommen und in eine künstliche mRNA eingebaut. Damit der Impfstoff in die Körperzellen gelangt, sind die mRNA-Stückchen in winzige Fettpartikel (Lipidnanopartikel) eingehüllt. In den Zellen wird die mRNA freigesetzt. Die Zellen lesen den Bauplan für das Spike-Protein aus und stellen das Viruseiweiß dann für eine kurze Zeit selbst her.
Die mRNA wird dann von zelleigenen Eiweißen (Enzymen) abgebaut. Sie kann sich nicht in das menschliche Erbgut (DNA) oder die Körperzellen einlagern. Zudem gelangt der Impfstoff nicht in den gesamten Körper, sondern nur in die Muskelzellen rund um die Einstichstelle und in einige Immunzellen.
Die Impfstoffe der Firmen BioNTech/Pfizer und Moderna nutzen mRNA, um den Bauplan für das Spike-Protein im Körper zu transportieren. Der entscheidende Vorteil der mRNA-Impfstoffe ist ihr einfacher Aufbau. Dadurch ist die schnelle Herstellung großer Mengen an Impfdosen möglich.
Der zweite Ansatz für eine genbasierte Impfung beruht auf den sogenannten Vektoren. Dabei handelt es sich um harmlose Viren, die als Transportmittel (Vektoren) für den Bauplan des Spike-Proteins genutzt werden. Nach der Impfung dringt das Vektorvirus in die Körperzellen ein und gibt den Bauplan frei. Dieser wird – wie bei den mRNA-Impfstoffen – abgelesen und die menschlichen Zellen stellen für eine kurze Zeit die Virusbestandteile selbst her. Vektorviren vermehren sich gar nicht oder nur für eine begrenzte Zeit im Körper der geimpften Person. In beiden Fällen werden die Vektorviren mitsamt der genetischen Information vom Immunsystem erkannt und beseitigt. Auch hier können die Virus-Gene nicht in das menschliche Erbgut eingebaut werden.
Die Impfstoffe der Firmen AstraZeneca Life Science und Janssen-Cilag (Johnson & Johnson) enthalten Vektorviren, die sich nicht vermehren können, und die genetische Information für das Spike-Protein tragen.
Impfstoffe mit Vektorviren gibt es noch nicht so lange. Beispiele sind die Impfstoffe gegen das Ebola-Virus oder gegen den Erreger des Denguefiebers.
Anders als mRNA- und Vektor-Impfstoffe enthalten Protein-Impfstoffe kein genetisches Material. Hier wird eine künstlich hergestellte Version des Spike-Proteins verimpft. Dieses wird in der Blutbahn von bestimmten Zellen des Immunsystems erkannt. Die Immunzellen lösen dann eine Abwehrreaktion aus. Damit diese Reaktion ausreichend stark ausfällt, muss das Immunsystem bei Protein-Impfstoffen zusätzlich aktiviert werden. Dafür werden den Protein-Impfstoffen noch Hilfsstoffe, sogenannte Adjuvantien, beigemischt. Spike-Protein und Hilfsstoffe werden nach der Immunreaktion vollständig vom Körper abgebaut.
Der Impfstoff der Firma Novavax ist ein Protein-Impfstoff. Für diesen Impfstoff wurden Spike Proteine an kleine Nanopartikel gekoppelt. Ein bekanntes Beispiel für einen Protein-Impfstoff ist die HPV-Impfung (Humane Papillomviren) zum Schutz vor Gebärmutterhalskrebs.
Wie der Name schon sagt: Ganzvirus-Impfstoffe gegen COVID-19 enthalten ganze Corona-Viren. Die Viren werden im Labor abgetötet, damit sie sich im Körper nicht vermehren können. Deshalb wird diese Art Impfstoff auch Totimpfstoff genannt. Die Abwehrzellen des Immunsystems erkennen das Virus trotzdem noch als fremd und lösen eine Abwehrreaktion aus. Ganzvirus-Impfstoffe enthalten außerdem spezielle Hilfsstoffe, die sogenannten Adjuvantien. Diese helfen dabei, das Immunsystem zusätzlich zu aktivieren. Viren und Hilfsstoffe werden nach der Abwehrreaktion vollständig vom Körper abgebaut.
Der Impfstoff VLA2001 der Firma Valneva ist ein Ganzvirus-Impfstoff. Diese Art der Impfstoffe ist schon lange bekannt. Beispiele sind einige Impfstoffe gegen Hepatitis A oder gegen die von Zecken übertragene Hirnhaut-Entzündung (FSME).
In den in Deutschland zugelassenen Impfstoffen gegen COVID-19 ist kein Quecksilber enthalten. Früher wurde tatsächlich ein Konservierungsstoff, der Quecksilber enthält (Thiomersal), bei verschiedenen Impfstoffen verwendet. Laut Paul-Ehrlich-Institut können heutzutage lediglich inaktivierte Influenza-Impfstoffe in Mehrdosenbehältnissen, die im Fall einer Influenza-Pandemie (Grippe-Pandemie) eingesetzt würden, Thiomersal enthalten.
Alle Inhaltstoffe der COVID-19-Impfstoffe sind in den jeweiligen Produktinformationen der Europäischen Medizin Agentur (EMA) aufgeführt (die Links führen zum jeweiligen PDF):
> Zur Produktinformation Comirnaty (BionTech/Pfizer)
> Zur Produktinformation Spikevax (Moderna)
> Zur Produktinformation Vaxzevria (AstaZeneca)
> Zur Produktinformation Janssen
> Zur Produktinformation Nuvaxovid (Novavax)
> Zur Produktinformation VLA2001 (Valneva)
Wie jedes Arzneimittel, das in der EU zugelassen wird, müssen auch die Impfstoffe gegen COVID-19 ein bestimmtes Verfahren erfolgreich durchlaufen. Darin werden die Impfstoffkandidaten sorgfältig auf Sicherheit, Verträglichkeit und Wirksamkeit geprüft. Diesen Prozess haben auch die vor Kurzem zugelassenen COVID-19-Impfstoffe durchlaufen.
In der Regel dauert die Zeit von den ersten klinischen Versuchen bis zur Zulassung viele Jahre. Wie konnten die Impfstoffe gegen COVID-19 nun so schnell entwickelt und zugelassen werden? Zunächst einmal kamen Experten und Expertinnen schon recht früh zu der Einschätzung, dass zur Eindämmung der Coronapandemie mindestens ein wirksamer Impfstoff notwendig ist. Um die Entwicklung eines solchen Impfstoffs zu beschleunigen, waren verschiedene Kriterien entscheidend:
- Vorkenntnisse: Die Impfstoffhersteller konnten auf frühere Arbeiten von Wissenschaftlern zurückgreifen, die zu Coronaviren und der Entwicklung von Impfstoffen geforscht haben, beispielsweise zu den SARS-Coronaviren von 2003.
- Beratung: Die Arzneimittelbehörden standen den Herstellern schon bei der Entwicklung der Impfstoffe beratend zur Seite. Durch den engen Austausch konnten diese die behördlichen Vorgaben besser berücksichtigen. So wurden beim späteren Antrag auf Zulassung Verzögerungen vermieden.
- Rolling-Review-Verfahren: Normalerweise durchläuft ein Impfstoff die verschiedenen Phasen des Entwicklungsprozesses nacheinander und muss danach warten, bis die Arzneimittelbehörde die Studienergebnisse für den Antrag auf Zulassung geprüft hat. Um an dieser Stelle Zeit zu sparen, hat die Europäische Arzneimittelbehörde eine Task Force eingesetzt. Bei dieser konnten die Impfstoffhersteller – noch während der Phase-III-Studien – Ergebnisse zur Vorabbewertung einreichen. So bekamen die Hersteller Gelegenheit, offene Fragen schon früh zu beantworten. Für die abschließende Zulassung waren die vollständig ausgewerteten Studienergebnisse nachzureichen.
- Kombination von Studien verschiedener Phasen: Studien, die sonst oftmals nacheinander stattfinden, werden kombiniert, beispielsweise die Studie der Phase I mit Phase II. Das kann Zeit einsparen, indem etwa für beide Studien zusammen nach Teilnehmenden gesucht wird.
