Im Dezember sind die Impfungen gegen COVID-19 gestartet. Pflegende gehören zur ersten Personengruppe, die geimpft werden soll. Doch die vergleichsweise schnelle Entwicklung und Zulassung sowie kursierende Fehlinformationen verunsichern viele Mitarbeitende.
Allein die Vielzahl der über 100 in Entwicklung befindlichen Impfstoffvarietäten verunsichert viele Menschen: Sind die aktuell in Europa zugelassenen Impfstoffe von Biontech/Pfizer und Moderna tatsächlich die wirksamsten und nebenwirkungsärmsten? Oder soll man für die eigene Impfung lieber auf die sogenannten Vektorimpfstoffe warten? Eine aktuelle wissenschaftliche Übersichtsarbeit aus England versucht, auf einige dieser Fragen Antworten zu geben [1].
Zwei Möglichkeiten der Impfstoffentwicklung
Einig sind sich die Forschenden darüber, dass die Zielstruktur des Virus, gegen die eine Immunität aufgebaut werden sollte, das Spike-Protein-2 ist. Dieser Eiweißstoff sitzt am äußersten Ende der keulenförmigen, wie ein Kranz nach außen gerichteten Dornfortsätze des Virus. In ihrer Gesamtheit bilden sie eine Krone – „corona“ auf Latein –, die der gesamten Virusgruppe ihren Namen gegeben hat. Das Spike-Protein-2 ist dafür verantwortlich, dass sich das neuartige Coronavirus auf den Zielzellen in den Atemwegen, der Lunge und im Magen-Darm-Kanal, von der Mundhöhle über den Rachenraum bis zum Darmtrakt, festsetzen kann. Die Erbinformation für das Spike-Protein-2 liegt auf einigen hintereinandergeschalteten Genabschnitten im Inneren des Virus.
Für die Entwicklung von Impfstoffen gibt es zwei Möglichkeiten: Entweder man nutzt das Spike-Protein-2 selbst als Grundlage für einen Impfstoff oder die genetische Information, kodiert auf einer Botenstoff-Ribonukleinsäure (mRNA). Der Mensch bildet dann in den eigenen Zellen das Spike-Protein-2 aus. Diese genetische „Umpolung“ der eigenen Zellen ist es allerdings auch, was bei vielen Menschen, die über die Impfung noch nicht genau informiert sind, Unsicherheiten hervorruft.
Auf dem Spike-Protein-2 selbst basierende Impfstoffe befinden sich aktuell noch in der Entwicklung oder im Zulassungsverfahren. Erfahrungen an Versuchstieren haben gezeigt, dass das komplette Spike-Protein Leberschäden hervorruft. Für die Impfstoffe werden daher lediglich Kernstrukturen des Proteins herangezogen. Sie müssen mit verschiedenen immunologischen Wirkverstärkern kombiniert werden, da sie allein keine ausreichend starke Antikörperantwort hervorrufen. Die Impfstoffherstellung wird dadurch allerdings komplexer und die Allergisierungsgefahr größer.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, sehr kleine Partikel, die sogenannten Nanopartikel, mit dem Spike-Protein-2 zu beladen. Auch dadurch wird die Immunantwort verstärkt. Mit der Zulassung der ersten wirkverstärkten Spike-Protein-2-Impfstoffe ist vermutlich in der ersten Jahreshälfte 2021 zu rechnen.
Die Impfstoffe auf der Basis von Botenstoff-RNA (mRNA) umgehen das Problem der zuvor im Labor notwendigen Eiweißsynthese. mRNA ist sehr viel einfacher zu synthetisieren. Die Impfstoffproduktion ist daher leichter auf die künftig benötigten, sehr großen Mengen an Impfstoff skalierbar.
Die beiden mRNA-Impfstoffe von Biontech/ Pfizer und von Moderna sind aktuell in der EU zugelassen. Der Biontech-Impfstoff wurde bereits in großer Menge in Deutschland ausgeliefert und wird aktuell in den meisten Impfzentren verimpft. In vielen Impfzentren sind auch Impfungen mit dem Moderna-Impfstoff angelaufen. Das Prinzip beider Impfstoffe besteht darin, dass die mRNA, die die genetische Information für das Spike-Protein-2 enthält, intramuskulär gespritzt wird. Von der Injektionsstelle aus wandert sie in alle Zielzellen im menschlichen Körper.
Um die Botenstoff-RNA zu stabilisieren und die Aufnahme in die Zielzellen zu verbessern, werden die mRNA-Moleküle in einen Träger verpackt. Hierfür werden Lipidmoleküle und Lipidkügelchen verwendet. Das von den menschlichen Zellen selbst synthetisierte Spike-Protein-2 wird an die Zelloberfläche ausgeschleust und dadurch dem Immunsystem präsentiert. In der Folge entstehen spezifische Antikörper und Immunzellen. Als weitere stabilisierende Stoffe enthält der Biontech-Impfstoff lediglich Zuckermoleküle. Er ist jedoch frei von Formaldehyd und anderen Konservierungsstoffen.
Zwei Impfungen sind Voraussetzung für Impfschutz
Erfahrungen im Labor und bei den klinischen Versuchsserien der Phasen I–III haben gezeigt, dass zwei Impfstoffdosen erforderlich sind, um eine kräftige Antikörperbildung auszulösen. Diese entspricht dem Immunschutz nach einer natürlichen COVID-19- Infektion. Bei der zweiten Impfung hat der Organismus allerdings bereits eine Basisimmunität entwickelt. Demzufolge ist die zu erwartende Impfreaktion wesentlich stärker.
Während die erste Impfung meist problemlos vertragen wird, gibt es nach der zweiten Impfung bei über 80 Prozent der geimpften Personen Schmerzen oder eine Rötung an der Einstichstelle, bei 20 bis 40 Prozent auch Muskel- und Gelenkschmerzen, gelegentlich auch Schüttelfrost und Fieber. Abgeschlagenheit tritt bei etwa der Hälfte der Geimpften auf. Die Dauer der Symptome beträgt meist ein bis drei Tage. Sofern die Reaktion zu stark wird, helfen Nicht-opioid-Analgetika wie Aspirin oder Paracetamol.
Tiefkühllagerung ist entscheidend wichtig
Der mRNA-Impfstoff von Biontech muss bei -70 bis -80° C gekühlt werden, um stabil zu bleiben. Dies ist eine hohe Anforderung, sowohl hinsichtlich der bereitzustellenden Kühltechnologie als auch im Hinblick auf mögliche Brüche in der Kühlkette. Diese sind bereits in einigen Impfzentren vorgekommen und zwangen zum Verwurf von wertvollen Impf- dosen. Der Impfstoff wird nach dem Auftauen mit Kochsalzlösung verdünnt und in fünf einzelne Spritzen aufgezogen. Aus einer Ampulle können somit fünf Personen versorgt werden. Aktuell ist in Diskussion, ob aus dem in der Ampulle verbleibenden Überschuss eine sechste Ampulle aufgezogen werden sollte. Dies ist allerdings ein hygienekritisches Unterfangen, bei dem eine hohe Sachkunde hinsichtlich der Dosiergenauigkeit und der Hygiene unbedingte Voraussetzung sein sollte. Der Moderna-Impfstoff ist einfacher zu handhaben. Er kann bei -20°C gelagert werden.
Genbasierte Impfstoffe: kein Anlass zur Besorgnis
Injektionen von Genmaterial in Tiere oder Menschen waren bisher streng verboten, selbst Pflanzen dürfen in der EU nicht auf diese Weise verändert werden. Es ist demzufolge verständlich, dass die Abweichung von diesem Prinzip im Rahmen der COVID-19-Impfung kritische Diskussionen ausgelöst hat.
Für Besorgnis besteht allerdings kein Anlass. Das menschliche Genom ist auf einer anderen Art von Kernsäure aufgebaut, der Desoxyribonukleinsäure (DNA). Der menschliche Organismus verfügt über kein Enzym, mit dem er Ribonukleinsäure (RNA) in Desoxyribonukleinsäure (DNA) umschreiben könnte. Zudem befindet sich die menschliche DNA im Zellkern aller Zellen und dieser wird durch eine dichte Kernhülle vom Zellplasma abgegrenzt.
Wird somit mRNA aus den Impfstoffen ins Zellplasma aufgenommen, müsste sie drei Hürden überspringen, um in die menschliche Erbinformation zu gelangen: Erstens müsste sie ein Enzym finden, das sie in DNA umschreibt (im Menschen normalerweise nicht vorhanden), zweitens müsste die umgeschriebene DNA in den Zellkern eindringen, drittens müsste sie in ein menschliches Gen integriert werden. Selbst wenn diese fast undenkbare Kette von drei hintereinandergeschalteten Ereignissen eintreten sollte, wäre die schlimmste denkbare Folge, dass der Betroffene kontinuierlich das Spike-Protein-2 bildet. Er würde sich damit fortlaufend gegen SARS-CoV-2 immunisieren. Aktuell gibt es keine Hinweise dafür, dass die mRNA-Impfung in irgendeiner Weise genetische Veränderungen im Impfstoffempfänger hervorruft oder sogar dessen Nachkommenschaft genetisch verändert.
Zweiter Impftermin von hoher Wichtigkeit
Kann die zweite Impfdosis aufgeschoben werden? Diese Diskussion wird aktuell aufgrund von Impfstoffknappheit in England geführt. Da sich dort ein genetisch mutiertes Virus ausbreitet, möchte man möglichst rasch der gesamten Bevölkerung eine erste Impfdosis verabreichen. Erst im Sommer, wenn ausreichend Impfstoff nachproduziert worden sein wird, soll die zweite Impfserie stattfinden.
In Deutschland wird von einem derartigen Vorgehen abgeraten, da es nicht der Zulassung des Biontech/Pfizer-Impfstoffs entspricht. Diese besagt, dass die zweite Impfung 19 bis 42 Tage nach der ersten Dosis erfolgen sollte. Für Moderna liegt der Abstand bei 26 bis 36 Tagen. Da nur für diese Impfabstände Erfahrungen aus den Zulassungsstudien vorliegen, wäre ein anderes Vorgehen gefährlich. Zwischen den zwei Impfungen liegt noch kein ausreichender Impfschutz vor. Gerade mutierte Viren können die geimpfte Person in dieser Zeit infizieren und sich in der Bevölkerung noch leichter ausbreiten. Jeder Geimpfte sollte daher seinen zweiten Impftermin sorgfältig notieren und auch wahrnehmen.
Aufklärung und Information vorantreiben
Mit dem Masernschutzgesetz wurde erstmals eine Impfpflicht für bestimmte Personengruppen, darunter auch medizinisches Personal in Krankenhäusern und Arztpraxen, eingeführt. Nur Personen, die vor 1970 geboren wurden und somit vermutlich die Masern bereits durchgemacht haben, sind ausgenommen. Ob dieser Ansatz auch für COVID-19 gewählt werden sollte, ist zweifelhaft. Zum einen wird nach jetziger Prognose erst im September 2021 ausreichend Impfstoff für alle Menschen in Deutschland zur Verfügung stehen – bestellt sind nochmals 50 Millionen Einheiten des Moderna-Impfstoffs, zusätzlich zu den bereits bestellten der Biontech/Pfizer-Vakzine. Wer eine Impfung gesetzlich vorschreibt, muss sie auch anbieten können. Zum anderen ist die Impfpflicht bei Masern eher indirekt formuliert: Wer keine Impfung vorweisen kann, darf in medizinischen Einrichtungen nicht arbeiten. Angesichts der Personalknappheit auf deutschen Intensivstationen sollte man mit einer solchen Drohkulisse für COVID-19 vorsichtig sein. Sinnvoller ist es, die Aufklärung und Information voranzutreiben, geimpfte Personen über ihre Erfahrungen in den Medien berichten zu lassen und fortlaufend alle erhobenen Verträglichkeitsdaten öffentlich zu kommunizieren. Ängste und Besorgnisse werden dann rasch abnehmen und die Impfbereitschaft zunehmen.
Werden weitere Impfstoffe kommen?
In Russland ist bereits im August 2020 ein sogenannter Vektorimpfstoff zugelassen worden. Er trägt den assoziationsreichen Namen Sputnik V und soll damit an das Prestige der russischen Raumfahrt anknüpfen. Sputnik V bringt die Erbinformation des Virus über zwei apathogene Trägerviren aus der Familie der Adenoviren in den menschlichen Körper. Vorteile sind eine leichtere Lagerung und Transportierbarkeit. Die Wirkung nach zwei Injektionen wird mit über 95 Prozent angegeben. Viele traditionell mit Russland verbundene Länder wie Ungarn, Serbien, Belarus und Lettland haben den Impfstoff bereits millionenfach bestellt. Studien laufen in den Vereinigten Arabischen Emiraten, Indien, Venezuela und Brasilien [2]. Umfangreiche klinische Daten und die Nebenwirkungsrate wurden allerdings aktuell noch nicht publiziert.
Ein ähnlicher Vektorimpfstoff wird von der Universität Oxford in Zusammenarbeit mit dem britisch-schwedischen Pharmakonzern Astra-Zeneca vertrieben. Sie verwendet ein Schimpansen-Adenovirus als Träger der Viruserbinformation. Um die Verfügbarkeit dieses zum Teil auch in europäischen Herstelleranlagen produzierten Impfstoffs gibt es aktuell viele öffentliche Diskussionen.
Und in China wird ein anderes apathogenes Vektorvirus aus der Adenoviren-Familie von der Firma Cansino bereits klinisch geprüft. In einer Studie zeigte der letztgenannte Impfstoff eine hervorragende Immunantwort bereits nach einer Dosis, bei ungefähr gleichartigem Nebenwirkungsspektrum wie die oben geschilderten mRNA-Impfstoffe [3].
[1] Tregoning JS et al. Vaccines for COVID-19. Clin exp Immunol 2020; 202: 162–192
[2] Rawat K et al. COVID-19 vaccine: A recent update in pipeline vac- cines, their design and development strategies. Eur J Pharmacol 2021. doi: 10.1016/j.ejphar.2020.173751
[3] Zhu FK et al. Safety, tolerability, and immunogenicity of a recombinant adenovirus type-5 vectored COVID-19 vaccine: a dose-escalation, open-label, non-randomised, first-in-human trial. Lancet 2020; 395: 1845–1854
