Berlin. Das wichtigste Ziel in diesen Tagen ist es, Zeit zu gewinnen. Zeit, in der sich das Gesundheitssystem für eine mögliche Flut an Covid-19-Patienten rüstet, und Zeit, in der ein Impfstoff gegen das neuartige Coronavirus Sars-CoV-2 gefunden werden kann. Fast 50 Impfstoffprojekte weltweit laufen derzeit zu dem neuen Erreger.
Noch bis vor einigen Jahren hätte die Entwicklung eines Impfstoffs laut dem Verband der Forschenden Arzneimittelhersteller 15, vielleicht sogar 20 Jahre gedauert. Nun sprechen Wissenschaftler davon, dass bereits im nächsten Jahr ein Impfstoff zur Verfügung stehen könnte.
Wie kann das sein? Denn die einzelnen Schritte, die jedes Impfstoffprojekt durchlaufen muss, können nicht einfach übersprungen werden. Was also ist in der aktuellen Situation anders?
1. Analyse des Erregers
Um einen Impfstoff herstellen zu können, muss ein Erreger zunächst sequenziert werden, sein Fingerabdruck muss bestimmt werden. „Sobald man die Sequenz hat, kann man sich auf die Suche nach einem Impfstoff machen“, sagt Marylyn Addo vom Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf (UKE) und Forscherin am Deutschen Zentrum für Infektionsforschung (DZIF).
Beim Sars-Ausbruch 2002 habe das noch Monate gedauert, bei Mers 2012 einige Wochen und bei Sars-CoV-2 wegen des technologischen Fortschritts wenige Tage.
Kennen Wissenschaftler die Sequenz, geht es um die Frage: Welche Eigenschaft eines Erregers bringt das menschliche Immunsystem dazu, auf den Eindringling zu reagieren? Man spricht hier von einem Antigen. Meistens sind es Bausteine an der Oberfläche des Erregers. Im Fall des neuartigen Coronavirus Sars-CoV-2 ist es ein Protein, das die Forscher „Spike“ nennen.
„Bei der Analyse des Virus hat den Forschern auch die Erfahrung aus der Vergangenheit geholfen“, sagt Rolf Hömke vom Verband der Forschenden Arzneimittelhersteller (vfa). Denn zwar kannte die Wissenschaft bis vor wenigen Monaten Sars-CoV-2 noch nicht – „dafür aber zwei nahe Verwandte: Sars und Mers“.
Für beide Erreger, die auch zur Gruppe der Coronaviren gehören und Atemwegserkrankungen auslösen, lief bereits die Entwicklung von Impfstoffen. Bei Sars wurde sie nicht abgeschlossen, weil der Erreger wieder verschwunden ist. Mehrere Impfstoffkandidat gegen Mers sind derzeit in der klinischen Prüfung. Von diesen Erfahrungen mit den Verwandten des neuartigen Coronavirus profitieren Wissenschaftler und Pharmaunternehmen nun in der aktuellen Situation.
2. Design des Impfstoffes
Die Hersteller müssen sich entscheiden, was für eine Art Impfstoff es werden soll. Dabei lassen sich vor allem drei Typen unterscheiden: Totimpfstoffe, Lebendimpfstoffe oder sogenannte genbasierte Impfstoffe. Bei den aktuell zu Sars-CoV-2 laufenden Projekten ist laut dem Verband der Forschenden Arzneimittelhersteller von allen Typen etwas dabei.
Totimpfstoffe wie etwa gegen Tetanus oder Hepatitis B enthalten nur Teile des Virus, die für eine Immunreaktion ausreichen. Bei Lebendimpfstoffen werden sogenannte Vektorviren verwendet. Dabei wird ein harmloses Virus, das nicht krank macht, vereinfacht gesagt verkleidet – zum Beispiel als Sars-CoV-2.
Das Vektorvirus trägt also an seiner Oberfläche Merkmale von Sars-CoV-2, auf die der Körper mit der Bildung von Antikörpern reagiert.
Forscher des Deutschen Zentrums für Infektionsforschung nutzen für die Entwicklung zwei solcher Impfstoffe gegen Sars-CoV-2 sogenannte Vakzine-Plattformen, ein Baukastensystem, das sie in den vergangenen Jahren nach dem Ebola-Ausbruch 2014 entwickelt haben, um einen Impfstoff auch in kürzester Zeit zur Verfügung stellen zu können.
Dabei werden ungefährliche Viren mit einem Antigen des neuen Virus kombiniert. Auch hier profitieren die Forscher in der aktuellen Corona-Krise von Erfahrungen aus der Vergangenheit. „Forscher haben hier schon geübt“, sagt Hömke. Etwa, wie ein solches Virus im Labor gehandhabt werden muss und wie man es vermehrt.
Bei der Entwicklung eines genbasierten Impfstoffs können die Unternehmen und Forscher bislang nur auf Erfahrungen aus Entwicklungsprojekten zurückgreifen – auf dem Markt gibt es bislang keinen genbasierten Impfstoff. Genbasierte Impfstoffe enthalten bestimmte Gene des Virus, die wiederum die Bildung von Virusproteinen auslösen, auf die das Immunsystem dann reagiert.
Der Vorteil dieser Variante liegt im Vergleich zu den anderen Impfstofftypen in der einfacheren Herstellung. Es können schnell viele Impfdosen hergestellt werden.
3. Tests mit Tieren
Bevor ein möglicher Impfstoffkandidat mit Menschen getestet wird, muss er sich erst in Versuchen mit Tieren beweisen. Dabei geht es einerseits um die sogenannte Akutreaktion, also wie gut es dem Tier nach der Injektion geht. Außerdem um die Wirksamkeit: Zeigt das Tier eine Immunreaktion, und wie lange hält die Wirkung der Impfung an? Gibt es langfristige Nebenwirkungen?
Ob und wie intensiv der genbasierte Impfstoffkandidat des US-Pharmaunternehmens Moderna, der in der vergangenen Woche in den USA an ersten Freiwilligen getestet worden ist, zuvor mit Tieren erprobt worden ist, ist nicht ganz klar.
Abgeschlossen sind die Tierversuche jedenfalls nicht. Vorstellbar ist laut Experten aber, dass parallel zu der Erprobung mit Menschen die Tierversuche weiterlaufen, um Zeit zu gewinnen.
4. Tests mit Freiwilligen
Nach den sogenannten präklinischen Tests – die meisten davon am Tier – folgt die heikle Phase der klinischen Tests, die am meisten Zeit braucht. Zunächst mit wenigen Freiwilligen, später dann mit einer viel größeren Probandengruppe. Diese Erprobung eines Impfstoffs mit Menschen müssen die Unternehmen oder Institutionen beantragen.
Dazu beschreiben sie detailliert, welche Personen was in welcher Dosis wie oft gespritzt bekommen sollen und warum. In Deutschland prüft das Paul-Ehrlich-Institut (PEI) diese Anträge für klinische Studien. Parallel entscheidet eine Ethikkommission.
Die Erstellung und Prüfung der Anträge braucht in der Regel ihre Zeit. Doch in der aktuellen Corona-Krise mache man beispielsweise ein „rolling review“, sagte etwa PEI-Präsident Professor Klaus Cichutek. Unternehmen können also erste Teile ihrer Anträge einreichen, während sie noch am Rest arbeiten.
5. Zulassung des Impfstoffes
Die Ergebnisse der klinischen Tests werden gesammelt und in einem Zulassungsantrag gebündelt. Für die Zulassung in Europa ist die Europäische Arzneimittelbehörde EMA zuständig, in den Vereinigten Staaten ist es die Food and Drug Administration FDA.
„Die Behörden sprechen aber jetzt schon mit den Unternehmen darüber, wie die Studien gemacht werden müssen“, sagt Hömke. „Und sie werden auch das Eintreffen aller Zwischenergebnisse genau verfolgen.“
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