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StartseiteThemaWettlauf um den Corona-Impfstoff12.08.2020

COVID-19Wettlauf um den Corona-Impfstoff

Der Wettbewerb um die Entwicklung eines Corona-Impfstoffs erinnert an den Wettlauf um den Weg ins All. Es dürfte kein Zufall sein, dass Russland seinen überraschend zugelassenen Impfstoff „Sputnik V“ nennen will. Auch andere Projekte sind schon sehr weit. Ein Überblick über den Stand der Forschung.

Mehrere Injektionsnadeln liegen in einem Halbkreis, das Foto ist künstlerisch verfremdet. (imago / Future Image)
Mehrere Impfstoff-Projekte sind schon in der entscheidenden letzten Testphase (imago / Future Image)
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Normalerweise dauert die Entwicklung eines Impfstoffs mehrere Jahre. Im Kampf gegen COVID-19 soll nun alles viel schneller gehen. Das hat zu einem weltweiten Forschungs- und Entwicklung-Wettlauf geführt. Die Weltgesundheitsorganisation WHO listet auf ihrer Webseite fast 170 Projekte auf, die zu einem Corona-Impfstoff forschen. Sechs Impfstoffkandidaten befinden sich bereits in der entscheidenden – aber auch längsten – Phase III der klinischen Prüfung. In dieser Phase wird der Stoff mehreren Tausend gesunden Freiwilligen verabreicht. Es geht unter anderem um die Bestätigung der Dosierung sowie um Wechsel- und Nebenwirkungen. In Deutschland sind sieben Firmen an der Forschung zu COVID-19-Impfstoffe beteiligt.

Welche Impfstoff-Projekte sind am weitesten?

Russland hat nach eigenen Angaben bereits einen Impfstoff gegen das SARS-CoV-2 Virus zugelassen. Der vom staatliche Gamaleja-Institut für Epidemiologie und Mikrobiologie in Moskau entwickelte Wirkstoff "Gam-COVID-Vac Lyo" ist bislang aber offenbar nur an mehreren Dutzend Personen getestet worden. Dass er vor der entscheidenden dritten Phase der klinischen Prüfungen zugelassen wurde, wird in Fachkreisen kritisch bewertet - auch weil Russland seine Forschungsergebnisse bislang nicht öffentlich gemacht hat.

Fläschen mit russischem Coronavirus-Impfstoff (AFP/ Dmitry Kurakin / Russia's Health Ministry) (AFP/ Dmitry Kurakin / Russia's Health Ministry) Russischer Coronavirus-Impfstoff: Zugelassen - aber nur wenig getestet
In Russland ist ein Impfstoff gegen das Coronavirus zugelassen worden. Das hat Präsident Wladimir Putin bekannt gegeben. Der Impfstoff wurde bislang jedoch nur an wenigen Probanden getestet, unter anderem an Soldaten.

Bekannt ist nur, dass es sich bei "Gam-COVID-Vac Lyo" um einen sogenannten Vektorimpfstoff handelt. Bei dieser Art von Impfstoff wird ein harmloses Virus als Transporter genutzt, um genetische Informationen für ein Eiweiß des SARS-CoV-2-Virus in den Körper zu schleusen. Im Fall von "Gam-COVID-Vac Lyo" sind dies modifizierte Schnupfenviren.

Mit solchen modifizierten Erregern arbeitet auch der Wirkstoff des chinesichen Unternehmens CanSino Biologics, der eine vorläufige Zulassung für die chinesische Armee erhalten hat. Wie beim russischen Kandidaten soll beim CanSino-Impfstoff die Phase-III-Studie parallel zum Einsatz erfolgen. Ebenfalls auc dem Vekorverfahren basiert der Impfstoff, den die Universität Oxford und das schwedisch-britische Pharmaunternehmen AstraZeneca entwickeln. Dieser Impfstoff wird seit Juli in einer Phase-III-Studie getestet.

Ein Arzt impft am 13.11.2019 einen Patienten  (picture alliance / Robert Guenther) (picture alliance / Robert Guenther)Welche Pharmafirmen sich am Corona-Abwehrkampf beteiligen 
Die Spekulationen um ein angebliches Angebot der US-Regierung an die Impfstoff-Firma CureVac zeigen: Das Rennen um medikamentöse Abhilfe für das Coronavirus und Covid-19 läuft. Und wird mit harten Bandagen geführt.

Seit Juli in Phase III der klinischen Studien befinden sich auch die Wirkstoffe der chinesischen Pharmaunternehmen Sinopharm und Sinovac. In beiden Fällen handelt es sich um einen klassischen Impfstoff, der versucht, durch inaktivierte SARS-CoV-2 Viren das Immunsystem auf eine Abwehr des neuartigen Erregers vorzubereiten. Auch der relativ neue Ansatz, mit Erbsubstanz zu impfen, wird schon in Phase-III-Studien erprobt. Sowohl das US-Unternehmen Moderna wie die Kooperation der Mainzer Firma BioNTech mit dem US-Pharmakonzern Pfizer und dem chinesischen Unternehmen Fosun haben einen sogenannten RNA-Impfstoff entwickelt. Auch das in Tübingen ansässige Unternehmen Curevac forscht an einem RNA-Impfstoff. Dieser befindet sich allerdings noch in der ersten klinischen Forschungsphase.

Eine Mitarbeiterin von Biontech steht im Labor des Unternehmens.  (Biontech / Stefan Albrecht) (Biontech / Stefan Albrecht)Was hinter BioNTech steckt
Das Paul-Ehrlich-Institut hat dem Biotechnologieunternehmen BioNTech grünes Licht gegeben, einen Impfstoffkandidaten gegen das Coronavirus zu testen. Wer steckt hinter dem Mainzer Unternehmen und wie funktioniert der Impfstofftest?

Einen etwas anderen Ansatz verfolgt das Murdoch Children Research Institut in Australien. In einer Phase-III-Studie prüft es, ob der Tuberkuloseimpfstoff BCG sozusagen als Nebeneffekt auch einen gewissen Schutz vor COVID-19 bietet. Auch an der Medizinischen Hochschule Hannover wird ein Tuberkulose-Impfstoff auf die Wirkung gegen den Corona-Erreger getestet. Hintergrund dazu ist, dass aktuellen Statistiken zufolge COVID-19 in Ländern milder verläuft, in denen eine Tuberkulose-Impfung Standard ist. Dies könnte bedeuten, dass das menschliche Immunsystem sich mit der BCG-Tuberkulose-Impfung auch auf weitere Infektionen vorbereitet – und die Impfung somit auch gegen SARS-CoV-2 wirksam sein könnte.

Eine Computerillustration zeigt den Tuberkulose-Erreger und das davon betroffene Lungengewebe. (imago / Science Photo Library) (imago / Science Photo Library)Covid-19: Tuberkulose-Impfstoff könnte helfen 
Nachdem man herausgefunden hat, dass in Ländern, in denen eine Tuberkulose-Impfung Standard ist, COVID-19 milder verläuft, prüft man jetzt die Wirksamkeit des Tuberkulose-Impfstoffs gegen den Coronavirus.

Wie wirken die Impfstoff-Kandidaten?

Ein Impfstoff ist ein medizinischer Trick. Er soll dem Körper vorgaukeln, er sei mit einem aggressiven Erreger wie SARS-CoV-2 infiziert. Gelingt die Täuschung, bildet das Immunsystem spezifische Antikörper und T-Zellen zur Virenabwehr. Impfungen führen so zur Bildung eines Immungedächtnisses: Wenn der gleiche Erreger erneut eine Infektion beginnt, kann das Immunsystem direkt reagieren und es kommt oft gar nicht mehr zu einer Erkrankung.

Die Bildung von Antikörpern im menschlichen Körper kann auf verschiedene Weise provoziert werden. Die Impfstoffkandidaten gegen das neue Coronavirus SARS-CoV2 lassen sich dahingehnde in drei Gruppen einteilen:

1. Impfstoffe mit Vektorviren 

Ausgangspunkt sind harmlose Viren, die als Träger genetischer Informationen des SARS-CoV-2-Virus genutzt werden. In das Erbgut der sogenannten Vektorviren bauen die Forscher das Gen für das Spike-Protein von SARS-CoV-2 ein. Diese Spikes sind die Stacheln des neuen Corona-Virus. Ziel ist es, das Immunsystem dazu zu bringen, Antikörper gegen das Protein zu bilden und andere Abwehrreaktionen hervorzurufen. Bei Kontakt mit SARS-CoV-2 ist der Körper dann vorbereitet und kann die Infektion besser eindämmen.

Das chinesische Unternehmen CanSino Biologics und das russische Gamaleja Institut nutzten beispielsweise einen harmlosen Schnupfenerreger als Vektorvirus. AstraZeneca und die Universität Oxford verwenden einen ungefährlichen Schimpansen-Schnupfenvirus. Das Deutsche Zentrum für Infektionsforschung setzt auf das etablierte Impfvirus Vaccinia, auf dessen Grundlage es bereits Impfstoffkandidaten gegen SARS und MERS entwickelt hat. Andere Forscher arbeiten mit einem abgeschwächten Impfstamm des Masernvirus oder dem Atemwegserreger RSV.

2. Impfstoffe aus Vireneinweiß

Hierbei handelt es sich um klassischen Impfstoffe, die auf inaktivierten Erregern basieren. Nach dieser Methode funktionieren zum Beispiel einige Grippeimpfstoffe oder auch die Tetanusimpfung. Um einen entsprechenden Wirkstoff gegen COVID-19 zu gewinnen, wird das Spike-Protein von SARS-CoV-2 in einer Zellkultur von Bakterien produziert, gereinigt und mit einem Wirkverstärker kombiniert. Neben den beiden chinesischen Herstellern Sinopharm und Sinovac setzen auch das US-Unternehmen Novavax und Forscher der Universität von Queensland in Australien auf diese Strategie. Martin Bachmann aus Bern hat einen Spikeabschnitt mit einem anderen Viruseiweiß kombiniert, das sich selbstständig zu virenähnlichen Partikeln zusammensetzt. So will er eine starke Immunantwort auslösen.

3. Impfstoffe aus Erbsubstanz

Dabei handelt es sich um ein neues, sehr innovatives Konzept. Anderes als bislang üblich, werden nicht ein geschwächtes Virus oder einzelne Teile eines Virus zur Impfung verwendet. Stattdessen besteht der Impfstoff lediglich aus einer genetischen Information in Form der Boten-RNA oder mRNA. Auf den RNA-Molekülen befinden sich Baupläne für Proteine, die der Körper des Geimpften selbst herstellen soll, im Fall von SARS-CoV-2 dessen spezifisches Spike-Protein.

Die Idee dahinter: Die Schnipsel der Virus-RNA werden nach der Impfung von den Zellen aufgenommen und beginnen, Spike-Proteine zu bilden und ins Blut auszuscheiden. Obwohl das Eiweiß im Körper selbst gebildet wird, soll es das Immunsystem als Fremdkörper identifizieren und als Reaktion schützende Antikörper bilden. Mit diesem Konzept werden in der Medizin schon länger Hoffnungen verknüpft, aber es gab auch bereits zahlreiche Rückschläge. Einen zugelassenen RNA-Impfstoff gibt es bisher nicht. Deshalb sind einige Experten skeptisch gegenüber diesem Konzept.

Die Entwickler, unter anderem die Mainzer Firma BioNTech in Kooperation mit Pfizer, CureVac aus Tübingen sowie die US-Pharmaunternehmen Moderna und Inovio, sind überzeugt, dass sie die Anfangsschwierigkeiten überwunden haben. BioNTec konnte zeigen, dass das Immunsystem von einigen freiwilligen Probanden auf den Corona-Impfstoff reagierte. Je nach Dosis besaßen die Probanden teils sogar mehr neutralisierende Antikörper als Menschen nach einer Coronavirus-Infektion.

Diese Antikörper gegen das Spike-Protein machen jedoch nur einen kleinen Teil der Immunantwort aus, wie eine Arbeitsgruppe aus Australien herausgefunden hat. Über die anderen Teile der Immunantwort weiß man erst wenig. BioNTec hat dennoch angekündigt, bereits Ende des Jahres einen Corona-Impfstoff zur Zulassung anzubieten.

Coronavirus (imago / Rob Engelaar / Hollandse Hoogte)Übersicht zum Thema Coronavirus (imago / Rob Engelaar / Hollandse Hoogte)

Wie lange kann ein möglicher Impfstoff schützen?

Ergebnisse mehrerer Teams zeigen, dass die Zahl der neutralisierenden Antikörper, mit denen das Immunsystem die Viren bekämpft, nach einigen Monaten deutlich sinkt. Vor allem Infizierte ohne oder mit nur geringen Krankheitssymptomen besitzen dann kaum noch schützende Antikörper. Das heißt aber nicht, dass sie dem Virus schutzlos ausgesetzt sind, denn eine wichtige Rolle beim Immunschutz spielen bestimmte T-Zellen. Sie erinnern sich an eine frühere Infektion oder eine Impfung und lenken das Immunsystem auf das Virus. Wie gut die Immunität nach Monaten oder Jahren noch ist, dazu gibt es derzeit keine verlässlichen Informationen. Das Virus ist noch zu neu, um das beurteilen zu können. Der russische Impfstoff "Gam-COVID-VacLyo" soll nach Angaben von Russlands Präsident Waldimit Putin für zwei Jahre vor einer Infektion mit SARS-CoV-2 schützen.

Wie wird ein Impfstoff auf seine Wirksamkeit getestet?

Wenn Phase I und II der klinischen Studien gezeigt haben, dass die Impfstoff-Kandidaten zur Bildung von spezifischen Antikörpern und Immunzellen führen und nur wenige Nebenwirkungen auslösen, müssen sie in Phase III schließlich ihre Wirksamkeit unter Beweis stellen. Meist müssen mehr als 10.000 Probanden an einer solchen klinischen Phase-III-Studie teilnehmen. Dabei werden geimpfte Probanden mit einer ungeimpften Kontrollgruppe verglichen. Die Zahl der Teilnehmer solcher klinischen Studien muss so groß sein, damit das Ergebnis die Wirksamkeit eines Impfstoffes statistisch abgesichert belegen kann. Das heißt: Je geringer das Infektionsrisiko, umso mehr Personen müssen an der klinischen Studie teilnehmen.

Das Foto zeigt eine Spritze und im Hintergrund den Schriftzug COVID-19 (dpa / Ulrich Baumgarten) (dpa / Ulrich Baumgarten)Wie kann ein COVID-19-Impfstoff gerecht verteilt werden?
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Deshalb suchen die Impfstoffentwickler nach Regionen, in denen auch in den nächsten Monaten ein hohes Infektionsrisiko zu erwarten ist. Als besonders geeignet gelten Brasilien, Indien oder einige Bundesstaaten der USA. Der Impfstoff, der von der Universität Oxford und AstraZeneca entwickelt wurde, sollte zunächst in Großbritannien getestet werden. Aber weil dort die Infektionszahlen sanken, wurde eine großangelegte Phase-III-Studie nach Brasilien verlegt. Der Impfstoff mit inaktivierten Viren der chinesischen Firma Sinopharm wird in den Vereinigten Arabischen Emiraten getestet.

Wann werden die ersten Ergebnisse zur Wirksamkeit vorliegen?

Auch wenn die klinischen Studien derzeit schneller ablaufen als jemals zuvor, wird es noch mindestens vier bis sechs Monate dauern, bis statistisch abgesicherte Ergebnisse vorliegen. Danach kann dann die Zulassung erfolgen. Viele Faktoren können den Prozess allerdings zusätzlich hinauszögern. So können die Infektionsraten insgesamt sinken. Dadurch wird es schwieriger, gute Daten zu erhalten, oder es könnten unerwartete Nebenwirkungen auftreten. Wenn dann die Ergebnisse vorliegen, könnte es sein, dass der Impfschutz nur bei 50 oder 70 Prozent liegt, statt der erhofften 90 oder 100 Prozent. Man sollte sich also nicht darauf verlassen, dass Anfang nächsten Jahres eine dauerhaft schützende Impfung verfügbar ist, die die Corona-Pandemie schnell beenden wird.

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Wann ist mit weiteren Impfstoff-Zulassungen zu rechnen?

Klaus Cichutek, Präsident des für Impfstoffe zuständigen Paul-Ehrlich-Institutes, sagte dem "Mannheimer Morgen", er gehe davon aus, dass Ende 2020 konkret über die Zulassung eines Impfstoffs gesprochen würde. Die Europäische Arzneimittel Agentur EMA rechnet mit einer Zulassung im Frühjahr 2021, wenn alles optimal läuft.

Obwohl noch kein Nachweis einer Wirkung vorliegt, haben Deutschland, Frankreich, Italien und die Niederlande einen Vertrag mit AstraZeneca über 400 Millionen Impfstoffdosen abgeschlossen. Schon zuvor hatten die USA 300 Millionen, Großbritannien 100 Millionen Impfdosen reserviert. Die Bundesregierung hat sich zu dem ungewöhnlichen Schritt entschlossen, sich mit 300 Millionen Euro am Tübinger Unternehme CureVac zu beteiligen. Auch bei anderen Impfstoffherstellern haben verschiedene Staaten Vorbestellungen aufgegeben.

Auf mehreren großen Geberkonferenzen der EU-Kommission wurden 13,5 Milliarden Euro für die Entwicklung vor allem von Impfstoffen gesammelt. Damit soll sichergestellt werden, dass ein Impfstoff als globales öffentliches Gut gilt, das nach Bedarf und nicht nach Finanzkraft verteilt wird. Ein Teil des Geldes geht an die Impfallianz Gavi, die Impfprogramme in ärmeren Ländern organisiert. Gavi hat ebenfalls Verträge mit AstraZeneca abgeschlossen.

(Redaktion: Volkart Wildermuth, Michael Lange, Olivia Gerstenberger, Isabelle Klein, Wulf Wilde)

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