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Kommentar: Update zu COVID-19-Impfstoffen

Kommentar
11.01.2021 Matthew E Levison, MD, Adjunct Professor of Medicine, Drexel University College of Medicine

Seit Mitte Dezember 2020 hat der Coronavirus-Impfstoff-Tracker von The New York Times 59 Impfstoffe in klinischen Studien am Menschen aufgelistet, von denen 16 die abschließenden Testphasen (Phase III) erreicht haben. Mindestens 86 weitere Impfstoffe werden an Tieren aktiv untersucht (https://www.nytimes.com/interactive/2020/science/coronavirus-vaccine-tracker.html). SARS-CoV-2-Impfstoffe basieren auf mehreren verschiedenen Technologien, die Eigenschaften von Impfstoffen bestimmen, wie Anzahl der Dosen, Stabilität bei Raumtemperatur, Entwicklungsgeschwindigkeit, Skalierbarkeit, Bedarf an Adjuvanzien (Impfstoffzusätze) und Kosten.

 

Was sind die COVID-19-Impfstoff-Typen?

Die Impfstoffe gegen SARS-CoV-2, das Virus, welches COVID-19 verursacht, können in zwei große Kategorien eingeteilt werden:

  • Genbasiert
  • Proteinbasiert

 

Genbasierte Impfstoffe umfassen RNA-, DNA-, Virus-Vektor- und Lebend-Impfstoffe (abgeschwächt) gegen das SARS-CoV-2-Virus.

Proteinbasierte Impfstoffe umfassen inaktivierte SARS-CoV-2-Virus- und virale Protein- oder Proteinfragment-Impfstoffe (Untereinheiten).

Die meisten dieser Impfstoffe bringen dem Immunsystem bei, das Spike-Protein zu erkennen und anzugreifen, das die Oberfläche des SARS-CoV-2-Virus besetzt und es an die Wirtszelle binden lässt.

mRNA-Impfstoffe: SARS-CoV-2 ist ein RNA-Virus mit RNA (Ribonukleinsäure) als genetischem Material. Mehrere COVID-19-Impfstoffe verwenden ein künstliches Fragment (in Form von Messenger-RNA oder mRNA) des Gens, welches das Spike-Protein kodiert. Dieses mRNA-Genfragment ist mit einer dünnen Schicht aus Fettmaterial (Lipid) bedeckt, die es dem Gen ermöglicht, in die Zellen des Impflings einzudringen. Die Zellen des Empfängers verwenden dann dieses künstliche Gen, um das Spike-Protein zu synthetisieren, das dann eine schützende Immunantwort anregt. Zwei Dosen im Abstand von 3 oder 4 Wochen sind erforderlich. Zwei mRNA-Impfstoffe, die jetzt von den Aufsichtsbehörden in den USA zur Anwendung im Notfall zugelassen sind, werden derzeit zur Impfung von Personen in mehreren Ländern angewendet.

DNA-Impfstoffe: Ein SARS-CoV-2-Impfstoff verwendet ein ähnliches Genfragment, aber in diesem Fall codiert ein DNA-Stück das Spike-Protein. Diese DNA-Stücke werden direkt in die Zellen des Impflings eingebracht. Die Zellen des Impflings produzieren dann das Spike-Protein.

Virale Vektorimpfstoffe: Bei viralen Vektorimpfstoffen wird das SARS-CoV-2-Spike-Protein-Gen in ein harmloses Trägervirus eingebracht, welches das Gen an die Zellen des Impflings liefert, was wiederum das Gen liest und das Spike-Protein so zusammensetzt, als ob es eines seiner eigenen Proteine wäre. Das Spike-Protein wird auf den Zelloberflächen des Impflings präsentiert und löst eine Immunantwort aus. Die häufigsten viralen Vektoren sind nicht replizierende humane Adenoviren, die weiter abgeschwächt werden, sodass sie keine Krankheit verursachen können.

Attenuierte Lebendimpfstoffe gegen SARS-CoV-2: Eine weitere Art von Impfstoff besteht aus attenuiertem (abgeschwächtem) Lebend-SARS-CoV-2. Das Virus ist immer noch infektiös und kann eine Immunreaktion hervorrufen. Bei einigen attenuierten Lebendimpfstoffen wie dem oralen Poliovirus-Impfstoff Sabin besteht eine entfernte Möglichkeit, dass das abgeschwächte Virus zu seiner vollen Fähigkeit zur Ansteckung zurückkehren und Krankheiten verursachen könnte. Es ist nicht bekannt, ob diese Rückkehr bei dem attenuierten Lebendimpfstoff gegen SARS-CoV-2 auftreten wird.

Inaktivierte SARS-CoV-2-Impfstoffe: Bei diesen Impfstoffen wird das SARS-CoV-2-Virus verwendet, das mit Hitze, Strahlung oder Chemikalien inaktiviert wurde, wodurch die Fähigkeit des Virus zur Vervielfältigung vollständig gehemmt wird.

Proteinbasierte Impfstoffe: Diese Impfstoffe enthalten SARS-CoV-2-Proteine oder Proteinfragmente (Untereinheiten), die eine schützende Immunantwort anregen. Adjuvanzien (Impfstoffzusätze) sind erforderlich, um das Ausmaß und die Dauerhaftigkeit der Antikörperreaktion zu verbessern.

Nicht injizierbare Prüfimpfstoffe: Alle zuvor besprochenen Impfstoff-Typen werden durch Injektion verabreicht. Andere Arten der Verabreichung des Impfstoffs werden ebenfalls untersucht, einschließlich eines Nasensprays und eines inhalierbaren Impfstoffs (wie bei einem Asthma-Inhalator). Durch die Vervielfältigung der Art und Weise, wie die Wildvirus-Attacken auftreten, könnten diese Impfstoffe die lokale Immunität auf den Schleimhautoberflächen der Atemwege besser anregen.

 

Ist eine Dosis des COVID-19-Impfstoffs ausreichend?

Viele traditionelle Impfstoffe in der Kindheit erfordern eine zweite Dosis, die als Auffrischungsimpfung bekannt ist, mehrere Wochen oder bei einigen Impfstoffen sogar Jahre später. Die Auffrischungsdosis stärkt die immunologische Reaktion und das Gedächtnis.

Die aktuellen von der FDA zugelassenen Impfstoffe werden in zwei Dosen im Abstand von 3 oder 4 Wochen verabreicht. Eine einzelne Injektion eines dieser Impfstoffe mit zwei Dosen bietet Schutz gegen COVID-19, aber nicht so viel wie zwei Dosen, und wir wissen nicht, wie lange dieser Schutz anhält. Beachten Sie, dass mehrere andere Impfstoffe, die sich noch in der Testphase befinden, als Einzeldosis verabreicht werden sollen, aber die Wirksamkeitsdaten stehen noch aus.

Die Ärzte wissen nicht, welche Immunantwort und Sicherheit bestünde, wenn zwei verschiedene COVID-19-Impfstoffe für die erste und zweite Dosis verwendet würden. Daher empfehlen sie derzeit, dass die Impflinge den gleichen Impfstoff für die zweite Dosis erhalten.

 

Werden Spike-Protein-Mutationen die Wirksamkeit des Impfstoffs abschwächen?

Viren mutieren ständig. Im Durchschnitt hat ein im Oktober 2020 erfasstes SARS-CoV-2-Virus im Vergleich zum ersten im Januar 2020 sequenzierten Stamm rund 20 angehäufte Mutationen. Die meisten Mutationen sind entweder schlecht für das Virus oder haben keine Wirkung. In jüngster Zeit wird jedoch angenommen, dass eine neue Variante mit mehreren Spike-Protein-Mutationen um 70 % ansteckender ist und jetzt für mehr als 60 % der in London berichteten neuen Infektionen verantwortlich ist (https://www.nytimes.com/2020/12/19/world/europe/coronavirus-uk-new-variant.html#click=https://t.co/kOLMhkBZfx). Es ist möglich, dass Spike-Protein-Mutationen die Wirksamkeit des Impfstoffs beeinflussen könnten, aber es ist zu früh, um eine Aussage darüber zu treffen, ob diese neue, ansteckendere Variante von den aktuellen Impfstoffen weniger beeinträchtigt wird.

Gegen COVID-19 geimpfte Personen müssen überwacht werden, um mögliches Impfversagen und Durchbruchsinfektionen aufgrund der neuen Varianten zu ermitteln.

 

Blockieren Impfstoffe die Übertragung von SARS-CoV-2?

Die Phase-III-Studien an den derzeit von der FDA zugelassenen COVID-19-Impfstoffen wurden hauptsächlich entwickelt, um die Fähigkeit jedes Impfstoffs zu bestimmen, eine symptomatische Infektion zu verhindern und den Schweregrad der Infektion zu mildern. In den Studien wurde jedoch nicht festgestellt, ob Impfstoffe eine nicht symptomatische Infektion verhindern, von der wir wissen, dass sie ansteckend ist. Daher wissen Ärzte nicht, ob Personen, die einen der derzeit zugelassenen Impfstoffe erhalten haben, immer noch eine nicht symptomatische Infektion bekommen und das Virus weiter verbreiten könnten.

Einer der beiden von der FDA zugelassenen mRNA-Impfstoffe verursachte jedoch eine 63-prozentige Verringerung der nicht symptomatischen Infektionen zwischen der ersten und zweiten Dosis des Impfstoffs. Daher reduzieren diese beiden mRNA-Impfstoffe mit sehr hoher Wirksamkeit gegen symptomatische Infektionen höchstwahrscheinlich die Übertragung bis zu einem gewissen Grad. Darüber hinaus wissen wir, dass ein weiterer Impfstoff (von AstraZeneca und der University of Oxford, der derzeit nicht in den Vereinigten Staaten zugelassen ist) auch die Anzahl nicht symptomatischer infizierter Fälle im Vergleich zu einer Placebogruppe reduzierte.

 

Wie beenden Impfstoffe eine Epidemie?

Nicht jede einzelne Person muss immun werden, um eine Epidemie zu beenden. Wenn ein großer Teil einer Gemeinschaft als Folge einer natürlichen Infektion oder einer Impfung gegen eine Krankheit immun wird, ist die Ausbreitung der Krankheit von Mensch zu Mensch ausreichend eingegrenzt, um die Epidemie zu stoppen (bezeichnet als Herdenimmunität). Wie viele Personen in der Bevölkerung sind erforderlich, um eine Herdenimmunität zu erreichen? Das hängt von mehreren Faktoren ab, insbesondere von der Wirksamkeit des Impfstoffs, um eine Übertragung zu verhindern, und wie ansteckend eine Krankheit ist. Ärzte haben geschätzt, dass rund 70 bis 80 % der Personen in einer Bevölkerungsgruppe gegen SARS-CoV-2 immun sein müssen, um die Epidemie zu stoppen. Größere Teile der Bevölkerung müssen immun sein, um die Epidemie zu stoppen, wenn Stämme des Virus auftreten, die stärker übertragbar sind, oder wenn die Impfstoffe weniger in der Lage sind, eine Übertragung zu verhindern.

Bis dies erreicht ist, müssen wir andere Methoden anwenden, um die Übertragung von SARS-CoV-2 zu reduzieren. Zu diesen Methoden gehören körperliche Distanzierung, Tragen von Masken in der Öffentlichkeit sowie der Aufenthalt zu Hause für nicht unbedingt notwendige Arbeitnehmer. Diese Einschränkungen müssen auf die Allgemeinbevölkerung angewendet werden, nicht nur auf Hochrisikogruppen (wie z. B. die sehr Alten), da, obgleich Personen außerhalb der Hochrisikogruppen weniger wahrscheinlich eine schwere Erkrankung entwickeln, sie aber genauso viel Infektionsrisiko ausgesetzt sind und somit die Infektion auf Personen mit hohem Risiko verbreiten können. Außerdem bedeutet ein geringes Risiko nicht kein Risiko – einige wenige dieser Personen entwickeln tatsächlich eine schwere Erkrankung und/oder langfristige Behinderung.