Corona-Impfung - welche Impfstofftypen gibt es?
Was soll eine Impfung bewirken?
Das Grundprinzip aller Impfungen ist gleich. Das Immunsystem wird trainiert, auf eine für den Krankheitserreger spezifische Struktur zu reagieren. Bei diesen Strukturen handelt es sich typischerweise um Proteine des Erregers, sie werden als Antigene bezeichnet. Um eine Reaktion des Immunsystems hervorzurufen, muss ihm das Antigen irgendwie präsentiert werden. Das Antigen muss also bei einer Impfung in den Körper eingebracht werden, ohne jedoch eine Erkrankung auszulösen. Dies ist mit verschiedenen Impfverfahren möglich - nachfolgend ein Überblick möglicher Impfverfahren.
Wie funktioniert ein Totimpfstoff?
Totimpfstoffe enthalten abgetötete Erreger oder sogar nur Bestandteile oder bestimmte Bausteine eines Erregers. Bei einer Impfung werden "fertige" Antigene in den Körper eingebracht, auf die das Immunsystem reagiert. Eine "Umprogrammierung" von Zellen, wie bei Lebendimpfstoffen oder einer natürlichen Infektion, findet nicht statt. Bei Totimpfstoffen besteht kein Risiko, dass nach einer Impfung die Erkrankung ausbricht. Schwerwiegende Nebenwirkungen sind bei Totimpfstoffen sehr selten. Allerdings lässt der Impfschutz nach einer gewissen Zeit nach und eine Auffrischung der Impfung ist notwendig. In diese Gruppe fallen z.B. Hepatitis-Impfstoffe und Impfstoffe gegen Tetanus.
Auch einige Corona-Impfstoffe auf dieser Basis sind in der Entwicklung und klinische Studien zeigten im Herbst 2020 eine gute Immunantwort. Forscher aus China entnahmen dazu einem Corona-Patienten in Wuhan Proben und isolierten daraus Coronaviren. Die Viren wurden im Labor vermehrt, gereinigt und inaktiviert. Wie viele andere Totimpfstoffe enthält auch der Corona-Impfstoff einen Wirkverstärker (Adjuvans) auf Basis von Aluminiumsalz.
Ein Wirkverstärker hatte nach der Impfkampagne gegen Schweinegrippe 2010 vermutlich zur Entwicklung einer Narkolepsie bei einigen Impfempfängern geführt.
Wie funktioniert ein Lebendimpfstoff?
Lebendimpfstoffe enthalten funktionsfähige, aber abgeschwächte (attenuierte) Erreger. Die Abschwächung kann durch natürliche Mutationen erfolgen oder gezielt durch gentechnische Änderungen am Erbgut der Erreger herbeigeführt werden. Sie können sich im Körper noch vermehren, lösen aber keine Erkrankung wie der eigentliche Erreger aus. Durch die Impfung wird also eine Infektion simuliert. Dabei werden im Fall von Virusimpfstoffen tatsächlich Körperzellen infiziert. Die Zellen werden durch die bei der Infektion eingeschleuste DNA oder RNA der Viren dazu gezwungen, ein Antigen zu produzieren. Auf das Antigen kann das Immunsystem reagieren. In diese Gruppe der Impfstoffe fallen z.B. Masernimpfstoffe und Mumps-Impfstoffe. Lebendimpfstoffe sind die ältesten bekannten Impfstoffe. Der Impfschutz ist sehr wirksam und hält nach der Grundimmunisierung in der Regel ein Leben lang.
In seltenen Fällen können die abgeschwächten Erreger als schwere Nebenwirkung dennoch die Erkrankung auslösen, dies wurde vor allem bei immungeschwächten Patienten beobachtet.
Wie funktioniert ein Vektorimpfstoff?
Vektorimpfstoffe bestehen aus Erregern, die für Menschen ungefährlich sind - den Vektoren. In das Erbgut der Vektoren werden mit gentechnischen Methoden Bauanleitungen für Teile des Erregers eingebaut, gegen den die Impfung wirken soll. Ein Vektorvirus infiziert also ebenfalls Zellen und schleust dabei seine genetische Information in Form von DNA oder RNA ein. Infizierte Zellen werden so gezwungen, Antigene zu produzieren, auf die das Immunsystem reagiert. In diese Gruppe gehören z.B. Ebola-Impfstoffe.
Technisch gesehen gehören Vektorimpfstoffe zur Gruppe der Lebendimpfstoffe, da vermehrungsfähige Viren als Impfstoff eingesetzt werden.
Verschiedene Forschergruppen entwickeln derzeit Vektorimpfstoffe gegen SARS-CoV-2. Der Impfstoff von Astra Zeneca befindet sich bereits in der 3. Phase der klinischen Prüfung und verwendet Adeno-Viren als Vektoren. Wegen einer Panne bei der Dosierung des Impfstoffes in der Studie verzögert sich die Zulassung.
Im Herbst 2020 begannen auch klinische Studien mit einem Vektorimpfstoff aus Deutschland. Basis ist ein modifiziertes Pockenvirus (Modified-Vaccinia-Ankara-Virus, MVA ). Der Vektor wird bereits seit 2013 in einem Impfstoff gegen Pocken eingesetzt. Außerdem konnte auf Erfahrungen mit einem Impfstoff gegen MERS zurückgegriffen werden, der bereits die klinische Phase I erreicht hatte.
Wie funktioniert ein mRNA Impfstoff?
mRNA-Impfstoffe bestehen aus mRNA. Sie enthalten weder abgeschwächte Erreger wie Lebendimpfstoffe, noch abgetötete Erreger oder Bestandteile von Erregern wie Totimpstoffe. mRNA wird in jeder Zelle verwendet, um genetische Information, die in der DNA im Zellkern gespeichert ist, außerhalb des Zellkerns in Proteine zu übersetzen. Sie übermittelt also Information ("Nachrichten") aus dem Zellkern, daher die Bezeichnung messenger RNA oder mRNA (Boten-RNA).
Zur Herstellung eines mRNA Impfstoffes wird aus dem Erbgut des Erregers ein RNA-Abschnitt isoliert, der die Bauanleitung für ein Protein der Virushülle enthält. Im Labor werden Kopien des RNA-Abschnitts hergestellt und zum mRNA-Impfstoff weiter verarbeitet. Dabei wird die mRNA u.a. in Lipid-Nanopartikel verpackt, um ihre Aufnahme in Zellen zu ermöglichen.
Nach einer Impfung mit einem mRNA Impfstoff wird außerhalb des Zellkerns die "Nachricht", die in der mRNA gespeichert ist, gelesen. Sie zwingt dann die Zelle dazu, das Antigen zu produzieren, dessen Bauanleitung in der mRNA gespeichert ist. Auf das Antigen kann das Immunsystem reagieren. In diese Gruppe gehören die Corona-Impfstoffe von Biontech, Curevac und Moderna.
Wie funktioniert ein DNA-Impfstoff?
DNA Impfstoffe bestehen aus DNA. Sie müssen im Gegensatz zu RNA-Impfstoffen in den Zellkern eingebracht werden, dort wird dann eine "Kopie" in Form von mRNA hergestellt. Die mRNA wird dann schließlich wieder außerhalb des Zellkerns wie bei einem mRNA Impfstoff als Bauanleitung für ein Antigen verwendet. Bisher gibt es keine zugelassenen DNA Impfstoffe.
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