Auf dem Weg zum Impfstoff

Mit Medikamenten wird bei COVID-19 noch ziemlich unsystematisch herumprobiert. Die Forschung hat anlässlich der Sars-Epidemie 2002/2003 bereits mit Impfstoffen experimentiert, aber bisher ist auch hier noch nicht viel Brauchbares zu sehen.

Christoph Bopp
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Bild: istock

Das aktuelle Corona-Virus (SARS-CoV-2) kommt aus der Tierwelt. Der Mensch ist nicht sein primärer Wirt. Man vermutet das sogenannte Reservoir in einer Fledermaus. Gegen solche zoonotischen Viren wäre eine Impfung des Wirtes am besten. Wie bei der Tollwut, die mit einer sterilisierenden Impfung des Wirtstiers, des Fuchses, wirksam in Schach gehalten werden kann. Vielleicht wird das bei den Fledermäusen einmal möglich sein. Im Moment ist dies ausser Reichweite. 

Also kann eine Impfung nur das Ziel haben, den Menschen als Wirt für das Virus ungeeignet zu machen. Sie soll verhindern, dass sich das Virus im Menschen vermehren kann. Dieses Ziel verfolgen auch antivirale Medikamente. Sie müssen allerdings das Problem lösen, dass Viren leicht mutieren und sehr schnell Resistenzen gegen Wirkstoffe entwickeln können. Deshalb muss das Virus auf verschiedenen Stufen bei seiner Replikation gestört werden. Gegen die meisten Viren wird deshalb ein Cocktail von verschiedenen Wirkstoffen kombiniert eingesetzt. Die Entwicklung einer solchen kombinierten Virusbekämpfung ist anspruchsvoll und braucht Zeit. Man rechnet mit einem finanziellen Aufwand von rund 2 Milliarden Dollar und einer Zeitspanne von 10 bis 20 Jahren bis zur Marktreife.

Viren sind nur ein Teil der Gefahr

Das menschliche Immunsystem soll Pathogene (Krankheitserreger) fernhalten. Und zwar solche, die bereits im Körper drin sind. Das ist eine sehr anspruchsvolle Aufgabe. Denn es gibt nicht nur viele Angreifer, sondern sie unterscheiden sich auch voneinander. Neben den Viren gibt es Parasiten, Bakterien, Pilze und - nicht zu vergessen - eigene "entartete" Zellen, welche Tumore bilden. Und die Prozesse, welche den Organismus am Leben erhalten, sind denen, die das Virus betreibt, sehr ähnlich. Manchmal sogar fast die gleichen. Dass das Immunsystem recht zuverlässig das Nützliche vom Schädlichen unterscheiden kann, ist bewundernswert. Und es ist verständlich, dass es Pannen gibt, dass ein überschiessendes Immunsystem (Allergien) den Organismus ernsthaft in Schwierigkeiten oder sogar umbringen kann.

Viren sind mehr oder weniger lange Stücke von Erbinformation mit etwas drum herum, manche haben mehr davon, andere fast nichts. Ihr einziges Ziel ist, diesen Strang zu kopieren. Dafür müssen sie den Replikationsapparat einer lebenden Zelle unter ihre Kontrolle bringen. Denn selbst können sie es nicht. Das Immunsystem will das verhindern. Das ist ein Duell, bei dem mehr als einmal geschossen wird. Man unterscheidet bei der Virus-Replikation verschiedene Stufen. Und bei jeder findet das Virus jeweils Tricks, um die Abwehrmassnahmen der Immunabwehr zu unterlaufen. Dann errichtet es die nächste Barrikade - undsoweiter.

Willst du den Mensch als Wirt, versuch es im Atmungstrakt

Viren müssen den Körper entweder durch die Öffnungen betreten, die auch für die Zufuhr und die Wegschaffung von Stoffen dienen, oder sie brauchen einen Wirt oder ein Transporttier, das stechen oder beissen kann. Viele Viren bevorzugen den Atmungstrakt, hier ist der Mensch anfällig, weil er Luft von aussen braucht. Sie suchen sich ihr Angriffsziel nicht bewusst aus. Aber im Atmungstrakt ergeben sich schnell gute Chancen. Sie versuchen dann mit ihren molekularen Hilfsmitteln, sich dort festzusetzen und die Zellmembran aufzuschneiden, um ins Zellinere zu gelangen. Die Vorgänge sind zum Teil sehr kompliziert.

"Infektion" bedeutet, dass fremdes Material im Körper ist. Das ruft die Immunabwehr auf den Plan. Sie reagiert auf bestimmte Moleküle des Eindringlings, sogenannte "Antigene", und löst dann die vorgesehenen Massnahmen aus - sofern welche zur Verfügung stehen. Wichtig ist, dass dabei "Antikörper" gebildet werden. Das sind im Prinzip die "Brillen", welche es der Immunabwehr ermöglichen, Eindringlinge zu identifizieren. Viele Nachweise und Tests funktionieren so, dass sie Antikörper nachweisen. Das beweist, dass der Organismus mit dem betreffenden Erreger Kontakt hatte.

Ein Scheinangriff zum Schutz

Die meisten Impfungen machen sich dieses Prinzip zunutze. Sie gaukeln dem Organismus eine Infektion vor und bringen ihn dazu, Antikörper zu bilden und damit eine körpereigene Abwehr zu installieren. Sie muss im Falle eines tatsächlichen Angriffs (einer richtigen Infektion) mit den Viren fertig werden und sie wieder aus dem Organismus herausbringen. Ist das gewährleistet, ist der Organismus immun.

In den Pionierzeiten arbeitete man mit "abgeschwächten" Viren – Louis Pasteur zum Beispiel wollte Hühner mit Cholera infizieren und erwischte dabei eine Kultur, die lange herumgestanden und mit Sauerstoff Kontakt gehabt hatte. Die Hühner wurden nicht krank, sondern immun. Das funktionierte mal besser, mal weniger gut. Das Problem lag nicht zuletzt darin, dass dies immer noch aktive Viren waren, die sich im Körper vermehrten und dann die Immunabwehr provozierten.

Dann merkte man, dass auch "abgetötete", inaktive Viren eine Immunabwehr provozieren konnten. Die waren weniger gefährlich, aber es braucht viel mehr – bis zu 100 Mal mehr – Ausgangsmaterial für eine Impfdosis. Das ist nicht unwesentlich, Grippeviren konnten lange nur in angebrüteten Hühnereiern kultiviert werden. Aber offenbar braucht es nur die richtigen Stoffe, die als Antigene funktionieren konnten. Das führte zu sogenannten molekularen Subunit-Vakzinen. Diese molekularen Bestandteile, die zum Schutz notwendig waren, konnte man konventionell gewinnen, indem man Viren-Substanz aufreinigte. Oder dann gentechnologisch, hier war der Vorteil, dass man nur die richtige Nukleinsäuresequenz kennen musste, um ein als Antigen funktionierendes Protein verwenden zu können.

Wenn man also weiss, welche Proteine das Virus verwendet, um in die Zelle hereinzukommen, kann man recht effizient entsprechende Stoffe suchen, welche die Produktion dieses Proteins blockieren. Natürlich muss man diese Stoffe immer noch klinisch testen, ob der der menschliche Organismus sie verträgt oder ob sie nicht Nebenwirkungen haben, welche das "normale" Funktionieren der Zelle behindern.

Bau dir deinen Impfstoff selber - oder lieber noch: gleich die Antikörper

Neuere Methoden verwenden einen Stoff, der den Körper die spezifischen Antigene selber bilden lässt. Oder man impft gleich mit künstlich hergestellter DNA, eine Art Bauanleitung für die Produktion von Antikörpern. Auch wenn diese Methoden eleganter anmuten, dürfte der Zeitfaktor wesentlich sein. Unter Umständen ist die Epidemie abgeklungen, wenn der Impfstoff wirklich zur Verfügung steht.

Kommen bald die nächsten Corona-Viren?

Beunruhigend allerdings ist, dass in letzter Zeit vermehrt Coronaviren auf den Menschen übergesprungen sind. Mindestens zwei haben auch die Schwelle der Übertragung von Mensch zu Mensch überschreiten können (Sars-CoV und Sars-CoV-2, bei MERS ist man nicht ganz sicher). Die beiden Sars-CoV weisen eine ähnliche Infektiosität auf. Dass bald eine nächste Variante auftreten wird, ist nicht unwahrscheinlich. Ein breit wirkender Impfstoff wäre also auch noch erwünscht, wenn COVID-19 bereits abgeklungen ist.

Das Immunabwehrsystem kann auch recht robust reagieren. Vieles deutet darauf hin, dass während der zweiten Welle der Spanischen Grippe im Herbst 1918 Patienten an einem sogenannten "Zytokin-Sturm" starben. Dass es die Immunabwehr war, die den Patienten schliesslich umbrachte. Das könnte auch erklären, warum die Sterblichkeitskurve eine unübliche w-Form (anstatt der u-Form mit hoher Sterblichkeit bei ganz jungen und älteren Infizierten) zeigte und vor allem junge Männer starben.