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Von Vektor- bis DNA-Impfstoff: Wie die Forschung das Coronavirus bekämpfen will

  • Mehr als 120 Impfstoffkandidaten gegen Covid-19 verzeichnet die Weltgesundheitsorganisation derzeit.
  • Bei der Suche nach einem Heilmittel greifen die Forscher auf verschiedene Ansätze zurück.
  • In Deutschland bisher am erfolgsversprechendsten sind mRNA-Impfstoffe.
Laura Beigel
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Wann wird es einen Impfstoff gegen das Coronavirus geben? Eine Frage, über deren Antwort zum jetzigen Zeitpunkt nur spekuliert werden kann. Weltweit gibt es 124 potenzielle Impfstoffkandidaten, wie eine Übersicht der Weltgesundheitsorganisation (WHO) (Stand: 22. Mai 2020) zeigt. Zehn von ihnen werden bereits in klinischen Studien untersucht, die restlichen 114 durchlaufen noch präklinische Studien – also unter Laborbedingungen.

Adenovirus wird für Vektorimpfstoff genutzt

Die Wissenschaftler setzen dabei auf unterschiedliche Ansätze. Der erste ist ein sogenannter Vektorimpfstoff. Ein abgeschwächtes Virus wird genetisch so modifiziert, dass es auf seiner Zellmembran das Spike-Protein des Sars-CoV-2-Erregers bildet. Das Immunsystem des Geimpften reagiert darauf mit der Bildung von Antikörpern, die dieses Protein erkennen und das Coronavirus abwehren.

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Für ihren möglichen Vektorimpfstoff “Adenovirus Type 5-Vector” nutzen das chinesische Impfstoffunternehmen CanSino Biologics und das Beijing Institue of Biotechnology (Pekinger Institut für Biotechnologie) das replikationsdefekte Adenovirus. Mitte März wurde das Vakzin für eine klinische Phase-1-Studie zugelassen.

Fieber und Kopfschmerzen als Nebenwirkungen

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Im Lancet Journal veröffentlichten die Wissenschaftler jetzt erste Studienergebnisse: Bei 108 Teilnehmern konnten bereits nach 14 Tagen Antikörper nachgewiesen werden. Die häufigsten Nebenwirkungen seien Fieber, Müdigkeit, Kopfschmerzen und Muskelschmerzen gewesen.

“Diese Ergebnisse stellen einen wichtigen Meilenstein dar”, sagte Prof. Wei Chen vom Beijing Institute of Biotechnology in Peking. “Sie sollten jedoch mit Vorsicht interpretiert werden. Die Herausforderungen bei der Entwicklung eines Covid-19-Impfstoffs sind beispiellos, und die Fähigkeit, diese Immunantworten auszulösen, weist nicht unbedingt darauf hin, dass der Impfstoff den Menschen vor Covid-19 schützt.”

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Modernas mRNA-Impfstoff zeigt Erfolg beim Menschen

Ein weiterer, wissenschaftlicher Ansatz ist ein mRNA-Impfstoff. Dieses Vakzin enthält virales Erbgut, das unter anderem zur Bildung von Spike-Proteinen des Coronavirus beiträgt und Körperzellen zur Produktion von Eiweißstoffen des Coronavirus anregen kann. Auf diese Proteine reagiert das Immunsystem in der Regel mit der Bildung von Antikörpern, die als Schutz vor dem Virus dienen.

Dieses Prinzip kommt beispielsweise beim Impfstoff “mRNA-1273” des US-Pharmakonzerns Moderna zum Einsatz. Bei acht Patienten konnten die Wissenschaftler nach der Verabreichung des Vakzins eine Immunisierung feststellen. Anfang Juli will das Unternehmen mit der Phase-3-Studie beginnen.

Curevac will Impfstoff im Juni am Menschen testen

In Deutschland startete am 23. April eine klinische Phase-1-Studie zum mRNA-Impfstoff “BNT162”. Entwickelt wurde das Vakzin von dem Biotechnologie-Unternehmen BioNTech mit Sitz in Mainz, zusammen mit dem US-amerikanischen Pharmakonzern Pfizer. Inzwischen ist die erste Testreihe in Deutschland abgeschlossen.

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Anfang Mai folgte eine weitere Phase-1-Studie in den USA. Dort soll der Impfstoff an 360 Erwachsenen getestet werden. “Der kurze Zeitraum von weniger als vier Monaten, in dem wir von vorklinischen Studien zu Tests am Menschen übergehen konnten, ist außergewöhnlich”, sagte Albert Bourla, Vorsitzender und CEO von Pfizer.

An einem geeigneten mRNA-Impfstoff arbeitet auch das baden-württembergische, biopharmazeutische Unternehmen Curevac. In präklinischen Studien habe sein Impfstoffkandidat schon bei einer geringen Dosierung positive Ergebnisse erzielt. Im Juni will das Unternehmen mit ersten Phase-1/2-Studien am Menschen beginnen.

Totimpfstoffe bei Rhesusaffen wirksam

Auch Totimpfstoffe zählen zu den vielversprechenden Impfstoffkandidaten. Dabei werden abgetötete Sars-CoV-2-Erreger, die sich nicht mehr vervielfältigen können, beziehungsweise Bestandteile des Virus verabreicht. Das körpereigene Abwehrsystem reagiert darauf mit der Bildung von Antikörpern, ohne dass die Krankheit ausbricht. Zu den bekanntesten Totimpfstoffen gehören Vakzine gegen Tetanus, Hepatitis B und Diphtherie.

Einen inaktivierten Corona-Impfstoff hat das chinesische, biopharmazeutische Unternehmen Sinovac Biotech entwickelt. In der präklinischen Studie an Tieren zeigte der Impfstoff “Inactived + alum” erste Wirkung: “Tatsächlich zeigten die Ergebnisse, dass unser Impfstoffkandidat einen sicheren und vollständigen Schutz von Rhesusaffen gegen Sars-CoV-2-Stämme bot”, kommentierte der Sinovac-Chef, Weidong Yin, die Untersuchung.

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Im April begann das Unternehmen die Phase-1-Studie mit 144 Erwachsenen im Alter von 18 bis 59 Jahren. Die klinische Phase-2-Studie startete dann im Mai. Noch liegen keine Ergebnisse vor.

Novavax setzt auf Untereinheiten-Impfstoff

Ein weiterer Ansatz sind sogenannte Untereinheiten-Impfstoffe. Diese bestehen in der Regel aus Eiweißbruchstücken des Virus, die entweder künstlich im Labor hergestellt werden, oder nach Reinigungsprozessen nur noch Spike-Proteine enthalten.

Bereits in Tierversuchen hat sich der Untereinheiten-Impfstoff “NVX‐CoV2373” von dem US-amerikanischen Impfstoffunternehmen Novavax als erfolgsversprechend erwiesen. Im Mai hat die Firma mit ihrer klinischen Phase-1-Studie begonnen. Dafür sollen rund 130 Erwachsene das Vakzin verabreicht bekommen. “Vorläufige Ergebnisse zur Immunogenität und Sicherheit des Impfstoffs werden im Juli erwartet”, teilte Novavax vergangene Woche mit.

DNA-Impfstoff “INO-4800” in Phase-1-Studie

Wissenschaftlich relevant könnten auch DNA-Impfstoffe sein, die Informationen über ein gewünschtes Antigen in Form einer DNA statt einer mRNA enthalten. Die Wirkungsweise ähnelt der des mRNA-Impfstoffes.

Einen Corona-DNA-Impfstoff hat unter anderem das US-amerikanische Biotechnologie-Unternehmen Inovio Pharmaceuticals entwickelt. In präklinischen Untersuchungen habe das Vakzin “INO-4800” zur “Erzeugung robuster neutralisierender Antikörper” beigetragen, teilte die Firma am vergangenen Mittwoch mit.

Erste Ergebnisse der klinischen Phase-1-Studie werden im Juni erwartet. “Wir planen, diese positiven präklinischen Ergebnisse zusammen mit unseren anstehenden Daten zu Tierversuchen und zu Sicherheit und Immunreaktionen aus unseren Phase-1-Studien für unsere Phase-2/3-Studie zu nutzen”, sagte Inovio-Chef Dr. J. Joseph Kim. Im Juli/August will das Unternehmen mit den Phase-2/3-Studie fortfahren.

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Auch Lebendimpfstoffe werden weltweit getestet. Diese Vakzine enthalten eine geringe Menge abgeschwächter Krankheitserreger, die sich aber noch vervielfältigen können – also lebendig sind. Derzeit gibt es aber noch keinen Lebendimpfstoff der in klinischen Studien untersucht wird. An einem solchen Vakzin forscht derzeit auch das Deutsche Zentrum für Infektionsforschung. Bisher gibt es jedoch noch keine Ergebnisse, wie wirksam ein Lebendimpfstoff im Kampf gegen das Coronavirus ist.

VLP-Impfstoff sorgt bei Mäusen für Antikörperbildung

Eine anderer Ansatz ist die Impfung mit virusartigen Partikeln (VLP). Dabei handelt es sich um leere Virushüllen, die in Zellkulturen herangezüchtet werden und dann als Impfstoff Verwendung finden. Die Viruspartikel enthalten keine Nukleinsäuren mehr, sodass sie sich nicht mehr vermehren können.

Dem kanadischen Biopharma-Unternehmen Medicago war es Mitte März gelungen, virusähnliche Partikel herzustellen. In präklinischen Untersuchungen mit Mäusen waren nach Verabreichung des VLP-Impfstoffs innerhalb von zehn Tagen Antikörper nachweisbar. “Diese positiven Ergebnisse sind wichtig, um eine klinische Studie an gesunden Menschen zu starten”, sagte Nathalie Landry, geschäftsführende Vizepräsidentin für wissenschaftliche und medizinische Angelegenheiten bei Medicago.

In diesem Sommer will das Unternehmen mit der klinischen Phase-1-Studie beginnen. Die Phase-2-Studie soll Ende 2020 folgen.


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