ArchivDeutsches Ärzteblatt43/2020COVID-19-Impfstoffe: Zwischen Vision und Illusion

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COVID-19-Impfstoffe: Zwischen Vision und Illusion

Zylka-Menhorn, Vera

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Die Komplexität des Immunsystems bedingt es, dass COVID-19-Impfstoffe der 1. Generation wahrscheinlich nur eines der Werkzeuge im Kampf gegen die Pandemie sein werden.

Derzeit werden 248 Impfstoffkandidaten erforscht, davon 49 in klinischer Prüfung (Stand: 19. Oktober) (1). Zu den 3 Hauptentwicklungslinien gehören Lebendimpfstoffe mit Vektorviren, Totimpfstoffe mit Virusproteinen und mRNA/DNA-Impfstoffe, bei denen völlig neue Technologieplattformen zum Einsatz kommen. Die Zulassung der ersten Generation von COVID-19-Impfstoffen, die durch „Teleskopierung“ der Testphasen beschleunigt wird, erwartet man für Ende 2020/Anfang 2021. Wahrscheinlich werden deutsche Vakzinekandidaten darunter sein – eine Erfolgsgeschichte für die hiesige Forschungslandschaft.

Die Erwartungen sind immens: Von COVID-19-Impfstoffen erhofft sich die Weltgemeinschaft die Eindämmung der Pandemie, das Individuum die Rückkehr in einen „normalen“ Alltag. „Doch die baldige Verfügbarkeit von Impfstoffen bedeutet noch lange nicht, dass damit der Pandemie rasch ein Ende gesetzt wird. Diese Hoffnung ist möglicherweise trügerisch“, wie die international renommierten Experten Prof. Dr. Malik Peiris und der Prof. Dr. Gabriel M. Leung, Universität Hongkong, in einer aktuellen Publikation (2) darstellen.

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SARS-CoV-2-Infektion: Entwicklung von T-Zellen, B-Zellen und Antikörpern im zeitlichen Verlauf
Impfstoffe
SARS-CoV-2-Infektion: Entwicklung von T-Zellen, B-Zellen und Antikörpern im zeitlichen Verlauf

Der Grund dafür ist die Komplexität der Immunsystems: eine faszinierende Welt von Zellen, Geweben und löslichen Faktoren, die alle miteinander verbunden sind. Ihre Interaktionen machen es so schwierig, das Immunsystem als Ganzes zu betrachten (3). Außerdem können entscheidende Aspekte der Effektivität von Impfstoffen, die SARS-CoV-2 in Schach halten sollen, nur in großen Populationen geklärt werden – also nach Zulassung (2). Es stellen sich mehrere Fragen:

Kann ein Impfstoff überhaupt die weitere Übertragung von SARS-CoV-2 verhindern? „Bei einer gegebenen Reproduktionsrate von 4 müssten 25–50 % der Menschen immun gegen das Virus sein, um eine weitere Ausbreitung in der Bevölkerung zu verhindern. Von einer Impfung verlangt die WHO, dass sie das Krankheitsrisiko um mindestens 50 % reduziert, in der Praxis sind es oft nur 30 %“, so die Autoren (2).

Idealerweise induzieren Impfstoffe eine Immunität, die die Infektion mit dem Erreger vollständig verhindert und die Übertragungskette unterbricht. „Allerdings ist nicht gesagt, dass der eigene Schutz durch die Impfung auch eine Übertragung auf andere Menschen ausschließt.“ So hätten Experimente an Primaten gezeigt, dass eine Impfung zwar die Symptome und die SARS-CoV-2-Viruslast in den unteren Atemwegen reduziert – in den oberen Atemwegen waren aber immer noch lebensfähige Viren nachweisbar (2). „Wie das beim Menschen nach Impfung aussehen wird, bleibt abzuwarten“, meinen Peiris und Leung. Auch der Infektiologe Prof. Dr. med. Peter Kremsner, Universitätsklinik Tübingen, betont die Notwendigkeit von Impfstoffen, die „schon in den Schleimhäuten wirken und möglichst die Eintrittspforten blockieren“. An solchen Ansätzen werde bereits gearbeitet (4).

Wie lange besteht Impfschutz?

„Um diese Frage zu klären, müssten zuerst Prävalenz und Dauer neutralisierender Antikörper-Antworten nach einer natürlichen Infektion besser untersucht werden“, meinen Peiris und Leung. Dazu bräuchte man aussagefähigere Neutralisationstests, bei denen Lebendviren verwendet werden. Von den Erkältungs-Coronaviren wisse man, dass der Schutz nach einer Erkrankung weniger als ein Jahr anhält.

Auch die Studien mit dem verwandten MERS-Virus in Dromedar-Populationen gäben keinen großen Anlass zur Hoffnung. Trotz hoher Seroprävalenz (> 90 %) trete die Erkrankung unter den Tieren immer noch endemisch auf. „Die Virusübertragung scheint also durch eine frühere Infektion nicht unbedingt unterbrochen zu werden.“ Für die Autoren steht damit fest, dass eine Rückkehr zur Alltagsnormalität nach Einführung der Impfung möglicherweise „auf illusorischen Annahmen“ beruht.

„Aktuell ist vollkommen unklar, welche Immunantworten für einen sicheren Impfschutz benötigt werden und inwieweit impfinduzierte Antikörpertiter aufrechterhalten werden können“, meint auch Priv.-Doz. Dr. med. Julian Schulze zur Wiesch, Infektiologe am Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf (UKE). Zudem könnten die durch eine natürliche Infektion hervorgerufenen Immunantworten nur bedingt mit den impfinduzierten Reaktionen verglichen werden (5) (Kasten).

Nach „Durchforsten“ der bisherigen Publikationen resümiert Prof. David Stephens, Emory University Atlanta, dass die Impfstoffkandidaten nach der 2. Dosis eine anamnestische Immunantwort auf das Spike-Protein, mit dem SARS-CoV-2 an den ACE2-Rezeptor auf den Oberflächen humaner Zellen andocke, induzieren; aber auch hohe Konzentrationen an neutralisierenden Antikörpern, vergleichbar oder sogar höher als bei COVID-Patienten. Um diese Serumspiegel aufrechtzuerhalten, bedürfe es der Induktion follikulärer CD4+-Helferzellen – möglicherweise durch eine Boosterimpfung. Entscheidend für die Begrenzung der Virusreplikation und der Schwere der Erkrankung seien zudem die antiviral tätigen CD8+- und TH1-CD4+-T-Zellen. Stephens hält es durchaus für möglich, dass SARS-CoV-2 dem Weg früherer Coronaviren folgt und als weiteres Erkältungsvirus in der Bevölkerung endemisch wird (6).

Etwas ist besser als nichts

Sollten die Impfstoffe beim Menschen nur eine begrenzte Immunität erzeugen, gewinnt die Gesellschaft für Virologie (GfV) auch einem Teilansprechen positive Aspekte ab (7). Dadurch würde zumindest die Virusausbreitung in der geimpften Person reduziert, damit eine Übertragung zwar nicht vollständig unterbunden, aber weniger wahrscheinlich. Je nachdem, auf welchem Weg zukünftige COVID-19-Impfstoffe zum Schutz führen, könnten sich auch deren Anwendungsbereiche unterscheiden. „Einzelne Impfstoffe werden unter Umständen aufgrund des Wirksamkeitsprofils nur für bestimmte Personen- beziehungsweise Altersgruppen zugelassen werden“, so die STIKO (8).

Fazit

Noch nie hat es einen vergleichbaren wissenschaftlichen und finanziellen Kraftakt für die Entwicklung eines Impfstoffs gegeben. Die COVID-19-Pipeline ist prall gefüllt. Aber: Viele immunologische Fragen sind ungeklärt, sowohl hinsichtlich natürlicher als auch passiver Immunisierung. „Es ist daher wichtig, den Menschen klarzumachen, dass die Impfstoffe der 1. Generation nur ein Werkzeug im Kampf gegen SARS-CoV-2 sind – und dass Abstandhalten, Mund-Nasen-Schutz und Händehygiene wahrscheinlich noch längere Zeit notwendig sein werden“, so Peiris (2).

Dr. med. Vera Zylka-Menhorn

Literatur im Internet:
www.aerzteblatt.de/lit4320
oder über QR-Code.

Die Komplexität des Immunsystems bedingt es, dass COVID-19-Impfstoffe der 1. Generation wahrscheinlich nur eines der Werkzeuge im Kampf gegen die Pandemie sein werden.

Einschätzung

Prof. Dr. med. Leif Erik Sander, Leiter der Forschungsgruppe Infektionsimmunologie und Impfstoffforschung, Charité Berlin. Foto: privat
Prof. Dr. med. Leif Erik Sander, Leiter der Forschungsgruppe Infektionsimmunologie und Impfstoffforschung, Charité Berlin. Foto: privat

Der Impfschutz ist getrennt von der natürlichen Immunität gegen SARS-CoV-2 zu betrachten. Beide Antworten sind nur bedingt miteinander zu vergleichen: Einige attenuierte Lebendimpfstoffe, die von den auslösenden Viren abgeleitet sind, wie der Masernimpfstoff, simulieren eine natürliche Infektion und lösen daher sehr ähnliche Immunantworten aus. Bei den meisten anderen Impfstoffen unterscheiden sich die Stärke und die Qualität der Immunantwort von einer natürlichen Infektion.

Beispielsweise vermittelt die Zoster-Impfung einen sehr guten Immunschutz, während ein Zoster, also die Reaktivierung der Infektion, bekanntermaßen nicht vor weiteren Episoden schützt. Es gibt auch einige Beispiele, bei denen eine Impfung weniger gut schützt als eine natürliche Infektion. Dies liegt an der Art und dem Kontext, in dem das Immunsystem mit den Antigenen in Kontakt kommt. Zudem besitzen viele Erreger die Fähigkeit aktiv Immunantworten zu unterdrücken. Dies wird idealerweise bei einer effizienten Impfung umgangen. Die derzeitigen COVID-19-Impfstoffkandidaten sind prinzipiell sehr gut geeignet, um langlebige Immunantworten anzuregen. Allerdings ist festzuhalten, dass wir das immunologische Korrelat eines effektiven Impfschutzes gegen SARS-CoV-2 aktuell noch nicht kennen.

Prof. Dr. med. Leif Erik Sander,
Leiter der Forschungsgruppe Infektionsimmunologie und Impfstoffforschung, Charité Berlin.

Zum vollständigen Interview: http://daebl.de/TN79

1.
COVID-19 vaccine development pipeline. Vaccine Centre London School of Hygiene & Tropical Medicine: https://vac-lshtm.shinyapps.io/ncov_vaccine_landscape/ Last updated on 12 October 2020.
2.
Peiris M, Leung GM: What can we expect from first-generation COVID-19 vaccines? The Lancet (online) 21. September 2020 20)31976-0">CrossRef MEDLINE PubMed Central
3.
Varadé J. Magadán S. González-Fernández Á.: Human immunology and immunotherapy: main achievements and challenges. Cell Mol Immunol (2020). CrossRef MEDLINE PubMed Central
4.
Lambrecht O, Baars C; Corona-Pandemie: Wie gut könnten Impfstoffe schützen? https://www.tagesschau.de/inland/impfstoffe-101.html. Stand: 1. Oktober 2020.
5.
Pressebriefing des Science Media Center am 21. Juli 2020: Wie reagiert das Immunsystem auf SARS-CoV-2? https://www.sciencemediacenter.de/alle-angebote/research-in-context/details/news/wie-reagiert-das-immunsystem-auf-sars-cov-2/.
6.
Stephens DS, McElrath MJ COVID-19 and the Path to Immunity. JAMA. 2020; 324 (13): 1279–81 CrossRef MEDLINE
7.
Stellungnahme der Deutschen Gesellschaft für Virologie (GfV) zur Einführung von COVID-19 Impfungen vom 8. Oktober 2020: https://www.g-f-v.org/sites/default/files/201006%202te%20GfV%20Stellungnahme%20COVID%20Impfung%20FINAL.pdf
8.
Ständige Impfkommission: Stellungnahme der Ständigen Impfkommission zu einer künftigen Impfung gegen COVID-19. Epidemiol Bull. 2020; 8–10 CrossRef
SARS-CoV-2-Infektion: Entwicklung von T-Zellen, B-Zellen und Antikörpern im zeitlichen Verlauf
Impfstoffe
SARS-CoV-2-Infektion: Entwicklung von T-Zellen, B-Zellen und Antikörpern im zeitlichen Verlauf
1. COVID-19 vaccine development pipeline. Vaccine Centre London School of Hygiene & Tropical Medicine: https://vac-lshtm.shinyapps.io/ncov_vaccine_landscape/ Last updated on 12 October 2020.
2.Peiris M, Leung GM: What can we expect from first-generation COVID-19 vaccines? The Lancet (online) 21. September 2020 CrossRef MEDLINE PubMed Central
3.Varadé J. Magadán S. González-Fernández Á.: Human immunology and immunotherapy: main achievements and challenges. Cell Mol Immunol (2020). CrossRef MEDLINE PubMed Central
4.Lambrecht O, Baars C; Corona-Pandemie: Wie gut könnten Impfstoffe schützen? https://www.tagesschau.de/inland/impfstoffe-101.html. Stand: 1. Oktober 2020.
5.Pressebriefing des Science Media Center am 21. Juli 2020: Wie reagiert das Immunsystem auf SARS-CoV-2? https://www.sciencemediacenter.de/alle-angebote/research-in-context/details/news/wie-reagiert-das-immunsystem-auf-sars-cov-2/.
6. Stephens DS, McElrath MJ COVID-19 and the Path to Immunity. JAMA. 2020; 324 (13): 1279–81 CrossRef MEDLINE
7.Stellungnahme der Deutschen Gesellschaft für Virologie (GfV) zur Einführung von COVID-19 Impfungen vom 8. Oktober 2020: https://www.g-f-v.org/sites/default/files/201006%202te%20GfV%20Stellungnahme%20COVID%20Impfung%20FINAL.pdf
8.Ständige Impfkommission: Stellungnahme der Ständigen Impfkommission zu einer künftigen Impfung gegen COVID-19. Epidemiol Bull. 2020; 8–10 CrossRef

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