Wettlauf um den besten Impfstoff

Auf der Suche nach einem Impfstoff gegen das neue Coronavirus Sars-CoV-2 ist ein Wettlauf der Pharma-Unternehmen ausgebrochen. Die Atemwegsinfektion Covid-19, die es auslöst, verbreitet sich weltweit. Mehr als 89.000 Infektionen und 3000 Todesfälle waren am Montag bekannt. Experten arbeiten fieberhaft an einem Vakzin, um die mit grippeähnlichen Symptomen einhergehende Krankheit in den Griff zu bekommen.

Einen ersten Impfstoffkandidaten will die von Wissenschaftern der Universität Harvard gegründete US-Pharmafirma Moderna schon in den kommenden Wochen am Menschen testen. Das Unternehmen gibt an, den Wirkstoff "mRNA-1273" innerhalb von nur 42 Tagen nach Bekanntwerden der Gensequenz von Sars-CoV-2 entwickelt zu haben. In Mäusen soll er bereits eine Immunantwort erzeugt haben. Doch Mäuse sind keine Menschen, und die Zulassung eines Vakzins unterliegt strengen Auflagen.

Zunächst muss sich erweisen, dass "mRNA-1273" für Menschen nicht schädlich ist. Dann folgt die Phase II, in der bei einer großen Anzahl an Probanden Immunogenität, Verträglichkeit und Sicherheit geprüft werden. Die größte Hürde stellt die Phase III dar, in der eine klinische Studie die Wirksamkeit des Impfstoffes nachweisen muss.

Moderna ist nicht die einzige Firma, die an einem Vakzin gegen Covid-19 forscht. Auch die Pharmariesen Johnson & Johnson und GlaxoSmithKline sowie das National Institute of Allergy and Infections der US-Regierung in Washington arbeiten mit Hochdruck daran. Unter Medizinern herrscht jedoch Skepsis, wie schnell die börsenotierten Konzerne, deren Kurse allesamt zum Zeitpunkt der Ankündigung in die Höhe schnellten, ihre Ziele tatsächlich umsetzen können. Der Vorsitzende des Weltärztebundes, Frank Ulrich Montgomery, rechnet frühestens kommendes Jahr damit. "In einem günstigen Fall haben wir nächstes Jahr einen Impfstoff", schraubte er in der "Passauer Neuen Presse" vielleicht übersteigerte Hoffnungen zurück.

Hohe Entwicklungskosten

Die Entwicklung einer neuartigen, sicheren und wirksamen Impfung könne bis zu 20 Jahre dauern und bis zu eine Milliarde Euro kosten, heißt es auch in einem Fachartikel in der "Österreichischen Ärztezeitung". "Die Wahrheit ist, dass es sehr schwierig ist, einen Impfstoff zu finden, und man noch überhaupt nichts vorhersagen kann", sagt der Wiener Virologe Franz-Xaver Heinz.

Viren mutieren ununterbrochen. Aus diesem Grund konnte das Coronavirus Sars-CoV-2 die Artengrenze überwinden und von Fledermäusen über Schuppentiere zum Menschen übergehen. "Generell nimmt ein Virus jede Veränderung vor, die sich für seine eigene Übertragung günstig auswirkt", erklärt Heinz. Erreger, die immer besser in unsere Zellen eindringen können, sichern sich ihr Überleben in der Evolution.

Insbesondere Grippeviren mutieren rasch, weswegen es noch keine Impfung gibt, die gegen alle Stämme schützt. Selbst im Laufe einer einzigen Saison können sich Influenza-Viren so stark verändern, dass ein Vakzin, das noch im Herbst immunisiert, bei der zweiten Welle im Frühling nicht mehr 100-prozentig schützt. Die Ursache ist ein Phänomen, das in der medizinischen Fachsprache Antigendrift heißt.

Der Antigendrift ist die langsame, kontinuierliche und zufällige Veränderung von immunitätsbildenden Oberflächenstrukturen, auch Antigene genannt, in Viren. Die Viren können sich dadurch dem Immunsystem entziehen und auch die systematische medizinische Bekämpfung erschweren. Somit lässt sich das saisonale Grippevirus immer neue Maskeraden einfallen, um bestehende Impfstoffe alt aussehen zu lassen.

Glücklicherweise verhält sich das neue Coronavirus konservativer. "Coronaviren sind im Allgemeinen stabiler, weil sie keinen Antigendrift kennen", erklärt Monika Redlberger-Fritz vom Institut für Virologie der Medizin-Universität Wien. Anders als Influenzaviren, wie etwa H1N1, das von der Spanischen Grippe bis zur Schweinegrippe viele Subtypen kennt, trickst Sars-CoV-2 seine Wirte nicht ununterbrochen aus. "Sobald ein Impfstoff gefunden ist, wird die Erkrankung impfpräventibel sein", sagt Redlberger-Fritz.

Hürden bei der Herstellung

Hürden sieht die Virologin in der Impfstoff-Entwicklung. Vereinfacht gesagt, ist ein Impfstoff eine biologisch oder gentechnisch hergestellte Struktur, an die sich Antikörper binden. Die Struktur besteht zumeist entweder aus Protein- oder Erbgutbruchstücken, oder aber aus abgetöteten oder abgeschwächten Erregern. "Ein Ansatz gegen Sars-CoV-2 ist, mit dem Oberflächenprotein genau jenes Virus, das zirkuliert, zu impfen", erläutert sie. "Doch sobald man die Oberflächenproteine aus dem Virusverband entfernt, um den Impfstoff herzustellen, ändern diese ihre dreidimensionale Struktur." Somit entspricht das Impf-Protein nicht mehr jenem im Wildvirus - und die Impfung wirkt nicht. Damit der Ansatz funktioniert, müssen strukturell idente Protein-Bestandteile hergestellt werden.

Ein zweiter Ansatz beruht auf Vorarbeiten im Zusammenhang mit der schweren Lungenerkrankung Sars, die ebenfalls ein Coronavirus ist und 2002 grassierte, dann aber wieder verschwand. Damals wurde mit Hochdruck an einer Impfung geforscht. Auf diesen Arbeiten könnte man aufsetzen.

Dass Covid-19 schnell wieder verschwinden wird, nehmen immer weniger Experten an. "Anders als die Pocken kann man eine Infektion, die wie Sars-CoV-2 ein tierisches Reservoir hat, kaum ausrotten", sagt Redlberger-Fritz. "In ein paar Jahren werden wir mit einer weiteren grippeartigen Erkrankung leben, die Covid-19 heißt und gegen die wir impfen können", sagt Montgomery. "Jetzt gilt es, den Übergang zu managen."

Coronaviren sind nicht die ersten Viren, die um die Welt gehen. Als eine der verheerendsten Epidemien der Geschichte gilt die Spanische Grippe. In absoluten Zahlen ist sie mit dem Ausbruch der Pest von 1348 vergleichbar, der mehr als ein Drittel der damaligen europäischen Bevölkerung zum Opfer fiel. Das aggressive Virus des Typs A befiel die Welt zwischen 1918 und 1919 in drei Wellen und forderte bis zu 100 Millionen Menschenleben.

Die Spanische Grippe mutierte von Wildvögeln und entfaltete für kurze Zeit eine hohe Pathogenität, die aber dann wieder abebbte. Der ihr zugrunde liegende Subtyp H1N1 findet sich jedoch in weiteren Erkrankungswellen wieder. So etwa in der Schweinegrippe, die 2009 zur Pandemie führte, deren Krankheitsverlauf jedoch wesentlich harmloser ist und meist nur milde grippeähnliche Symptome zutage treten lässt.

Eine Ausrottung der vormals Spanischen Grippe ist bis zum heutigen Tag nicht gelungen: Nach wie vor zirkuliert der Stamm in der saisonalen Grippe. Die saisonale Grippe wiederum umfasst nicht nur die aggressiven A-Stämme, sondern auch die harmloseren B-Stämme. Jährlich sind laut WHO weltweit bis zu 1,4 Milliarden Menschen betroffen, bis zu 650.000 Personen sterben.

Wissen: Coronaviren~ Coronaviren sind schon lange bekannt. Das erste wurde im Jahr 1966 von den Virologen David Tyrrell und M. Bynoe in Menschen mit einfachen Erkältungskrankheiten entdeckt. Auch heute noch führen die Subtypen der Humanen Coronaviren (HCV) 229E, OC43, HKU1 und NL63 zu akuten Erkrankungen der Atemwege.

Darüber hinaus existieren drei weitere, viel ansteckendere Stämme, die dem Menschen gefährlich werden. Die Rede ist von Sars-CoV (Severe Acute Respiratory Syndrome Coronavirus), an dem bei einer Pandemie 2002/03 in etwa 30 Ländern mehr als 8000 Menschen erkrankten. Rund 800 Infizierte starben. Mers-CoV (Middle East Respiratory Syndrome) trat im Jahr 2012 zutage. Als Hauptträger des Virus gelten Kamele. Bis heute sind laut WHO insgesamt 2494 Personen erkrankt, 858 von ihnen starben. Heute ist die Zahl der Erkrankungen geringer.

Der neuartige, derzeit grassierende Erreger Sars-CoV-2 ist zwar weniger gefährlich in seiner Symptomatik, doch wesentlich ansteckender, wie die aktuelle Zahl der Infizierten von nahezu 90.000 Menschen zeigt. Mehr als 3000 Todesfälle wurden inzwischen erfasst. Die Erreger sind ebenso wie herkömmliche Grippeerreger RNA-Viren. Sie besitzen eine Virushülle, in die verschiedenartige Proteine eingelagert sind. Ihre Mutationsrate ist im Vergleich zu DNA-Viren höher. Im Verlauf der Vermehrung von RNA-Viren wird etwa jede zehntausendste Base verändert, sodass konstant neue Mutanten entstehen. Das ermöglicht einigen Erregern, durch die Expression ständig veränderter Oberflächenproteine dem menschlichen Immunsystem zu entkommen. Die Übertragung von Sars-CoV-2, das die Erkrankung Covid-19 auslöst, erfolgt von Tier zu Mensch und von Mensch zu Mensch. In seinem Aussehen ähnelt das Virus einer Krone - daher auch der lateinische Name Corona.