Was können wir von den Impfstoffen der ersten Generation erwarten?
Nachrichtenberichte, dass der COVID-19-Impfstoff von Pfizer eine Wirksamkeit von über 90 % hatte, weckten die Hoffnung, dass die Herdenimmunität – und letztendlich das Ende der aktuellen Pandemie – nicht nur erreichbar, sondern näher war, als sich viele Menschen vorgestellt hatten Diese Wirksamkeit war nicht nur überraschend, sondern platzierte den Impfstoff auch neben denen, die zur Vorbeugung einst gefürchteter Krankheiten wie Masern, Röteln, Windpocken und Polio eingesetzt wurden.
So bahnbrechend der Pfizer-Impfstoff (und der ebenso wirksame mRNA-1273-Impfstoff von Moderna) beim Schutz vor der COVID-19-Krankheit auch sein mag, die Ergebnisse spiegeln keine vollständige „sterilisierende Immunität“ wider.
Dies ist die Art von Immunität, die vollständig verhindert, dass ein Krankheitserreger wie COVID-19 eine Infektion auslöst. Eine sterilisierende Immunität unterscheidet sich von einer wirksamen Immunität dadurch, dass letztere Krankheiten verhindern kann, aber dennoch zu einer asymptomatischen Infektion führt.
Die Sterilisierung der Immunität bleibt der heilige Gral der COVID-19-Impfstoffforschung, obwohl mehrere Kandidaten in der Pipeline vielversprechend sind. Trotzdem gibt es Forscher, die sich fragen, ob wir tatsächlich einen zu 100 % wirksamen Impfstoff brauchen, um COVID-19 hinter uns zu lassen und in die Annalen globaler Pandemien wie Polio aufzunehmen.
Sofern ein Impfstoff keine sterilisierende Immunität bietet, besteht die Möglichkeit, dass das Virus an andere weitergegeben wird, auch wenn die infizierte Person keine Symptome aufweist.
Was ist sterilisierende Immunität?
Die Sterilisierung der Immunität ist das Best-Case-Szenario für einen COVID-19-Impfstoff und etwas, das nicht ganz unvorstellbar ist. Diesen Immunschutz bieten beispielsweise die gegen das Humane Papillomavirus (HPV) entwickelten Impfstoffe.Der Unterschied besteht natürlich darin, dass HPV nicht über Atemtröpfchen übertragen wird, und darin liegt die zentrale Herausforderung für die Entwickler von COVID-19-Impfstoffen.
Wenn eine COVID-19-Infektion auftritt, bindet das Virus an ein Protein namens Angiotensin-Converting-Enzym 2 (ACE2), das sich sowohl in den oberen Atemwegen als auch in den unteren Atemwegen vermehrt. Dies bietet dem Virus die Möglichkeit, sich an diesen respiratorischen Geweben und Zellen festzuhaken und eine Infektion zu etablieren.
Obwohl die aktuellen Impfstoffkandidaten die Fähigkeit gezeigt haben, die Symptome und die Anzahl der Viren in den unteren Atemwegen zu reduzieren, gibt es noch keine Hinweise auf eine sterilisierende Immunität in den oberen Atemwegen.
Um eine sterilisierende Immunität zu erreichen, muss ein Impfstoff eine spezifische immunologische Reaktion auslösen, typischerweise in Form von neutralisierenden Antikörpern (NAb). Dabei handelt es sich um Abwehrproteine, die vom Immunsystem synthetisiert werden und gezielt einen krankheitserregenden Organismus wie ein Virus angreifen und neutralisieren.
Die Herausforderung besteht darin, dass Impfstoffe nicht immer eine ausreichende Reaktion und/oder eine ausreichend spezifische Reaktion zeigen. Dies war bei HIV-Impfstoffen der Fall, die bisher nicht in der Lage waren, die Fülle an NAbs zu stimulieren, die zur Neutralisierung der Vielzahl genetischer Subtypen des Virus erforderlich sind.
Die Herausforderungen, denen sich Entwickler von COVID-19-Impfstoffen gegenübersehen, sind möglicherweise nicht so entmutigend. Zum einen mutiert COVID-19 nicht annähernd so schnell wie das Influenzavirus, was bedeutet, dass die von den Impfstoffen der ersten Generation erzeugten NAbs möglicherweise einen länger anhaltenden Schutz bieten. Dies wiederum kann die Gesamtverbreitungsrate des Virus verringern, vorausgesetzt, es hat weniger Möglichkeiten, zu mutieren und einzigartige Stämme zu erzeugen.
Trotzdem bleibt ohne eine robuste Abwehr an vorderster Front an der Stelle, an der COVID-19 in den Körper gelangt – nämlich die Schleimhautgewebe der Nase, des Rachens und der oberen Atemwege – ein Potenzial für eine Reinfektion bestehen.
Aufbau des Immungedächtnisses
Wenn Sie sich auf das Immunsystem beziehen, können Sie es grob in zwei Teile kategorisieren: angeborene Immunität (eine verallgemeinerte Abwehr an vorderster Front, mit der Sie geboren wurden) und erworbene Immunität (bei der das Immunsystem eine gezielte Reaktion auf jeden Fremdstoff auslöst, auf den es stößt).
Bei erworbener Immunität produziert das Immunsystem nicht nur Antikörper, die die Abwehr starten, und natürliche Killerzellen (NK), die den fremden Erreger direkt angreifen, sondern auch Gedächtniszellen, die nach der Beseitigung einer Infektion auf dem Wächter verbleiben. Dieses immunologische “Gedächtnis” ermöglicht dem Körper eine schnelle Reaktion, sollte der Fremdstoff zurückkehren.
Die von vielen Forschern gestellte Frage lautet, wie robust und lang anhaltend die Gedächtnisreaktion mit den COVID-19-Impfstoffen der ersten Generation sein kann.
Ein Teil der Besorgnis ergibt sich aus der Tatsache, dass die COVID-Antikörperspiegel nach einer Infektion tendenziell abnehmen, was darauf hindeutet, dass der Schutznutzen begrenzt ist. Dieser Rückgang ist insbesondere bei Personen mit leichter oder asymptomatischer Infektion zu beobachten, bei denen die Antikörperantwort von vornherein eher gering ist.
Abgesehen davon ist die Tatsache, dass die NAb-Spiegel nach einer Infektion sinken, keine Seltenheit. Aus diesem Grund können sich Menschen, die eine Erkältung bekommen, in derselben Jahreszeit leicht erneut infizieren. Der Unterschied zu COVID-19 besteht darin, dass frühe Studien darauf hindeuten, dass sich Gedächtnis-B-Zellen, eine Art von Immunzellen, die vom Knochenmark produziert werden, auch dann vermehren, wenn die NAb-Spiegel gesunken sind.
Diese Gedächtniszellen wachen über die Rückkehr des Virus und fangen an, „neue“ NAbs auszuschütten, wenn und wann sie es tun. Es gibt immer mehr Hinweise darauf, dass das Immunsystem selbst bei Personen mit leichten oder asymptomatischen Erkrankungen eine ausreichende Versorgung mit Gedächtnis-B-Zellen produziert.
Eine im November 2020 in The Cell veröffentlichte Studie berichtete, dass Gedächtnis-B-Zellen, die in der Lage sind, COVID-19-NAbs zu produzieren, bei Menschen gefunden wurden, die eine leichte Infektion hatten, und dass ihre Zahl im Laufe der Zeit zuzunehmen schien.
Selbst wenn NAbs verringert sind, können Gedächtnis-B-Zellen als solche die Fähigkeit haben, die Spiegel schnell wieder aufzufüllen. Dies kann eine Infektion möglicherweise nicht vollständig abwenden, kann jedoch dazu beitragen, das Risiko einer symptomatischen Infektion zu verringern.
Brauchen wir sterilisierende Immunität?
Als erstmals in den Medien von abnehmenden NAb-Spiegeln berichtet wurde, gingen viele davon aus, dass die Immunität im Laufe der Zeit irgendwie “verloren” ging. Die Annahme war wahrscheinlich verfrüht, zum Teil, weil es nicht die Wellen von COVID-Reinfektionen gab, die viele vorhergesagt hatten.
Mit Ausnahme eines Mannes aus Hongkong, bei dem festgestellt wurde, dass er zweimal mit einem anderen COVID-19-Stamm infiziert war, gibt es nur wenige andere stark dokumentierte Fälle. Auch in diesem Fall war der Mann beim zweiten Mal asymptomatisch, was darauf hindeutet, dass die Primärinfektion möglicherweise Schutz vor Krankheiten bot.
Am Ende weiß niemand wirklich, wie viele Antikörper es braucht, um sich gegen COVID-19 zu verteidigen. Außerdem spielen Antikörper, so wichtig sie auch sind, nur eine Rolle bei der Gesamtabwehr des Körpers.
Andere Immunzellen, sogenannte T-Zellen, werden während einer Infektion rekrutiert, um infizierte Zellen zu suchen und zu zerstören oder die Replikationsfähigkeit des Virus zu stören. Darüber hinaus ist eine Untergruppe von T-Zellen, die als CD4-Helfer-T-Zellen bezeichnet werden, für die Aktivierung von Gedächtnis-B-Zellen verantwortlich, falls das Virus zurückkehren sollte. Diese können über Jahre bestehen bleiben.
Und obwohl ihre Zahl gering sein mag, haben diese CD4-Helfer-T-Zellen immer noch die Fähigkeit, eine robuste Immunabwehr zu starten. Dies wird teilweise durch die Ergebnisse der Moderna-Impfstoffstudie belegt.
Klinische Studien haben gezeigt, dass der Moderna-Impfstoff 90 Tage nach der Serie mit zwei Dosen eine hohe und anhaltende NAb-Reaktion hervorruft. Obwohl die Gedächtnisreaktion unbekannt bleibt, deutet das Vorhandensein von CD4-Helfer-T-Zellen bei den Studienteilnehmern darauf hin, dass der Impfstoff einen länger anhaltenden Schutz bieten könnte.
Dennoch gibt es viele, die glauben, dass die Sterilisierung der Immunität das ultimative Ziel der Impfstoffentwicklung bleiben sollte. Sie argumentieren, dass die Immunantwort der Pfizer- und Moderna-Impfstoffe zwar stark erscheint, aber niemand wirklich weiß, wie lange die Reaktion anhalten wird.
Und dies könnte ein Problem sein, da asymptomatische Infektionen immer noch das Potenzial haben, andere zu infizieren. Im Gegensatz dazu stoppt ein Impfstoff, der eine vollständig sterilisierende Immunität bietet, eine Infektion, bevor sie auftritt, und verhindert eine weitere Ausbreitung des Virus.
Fortschritt und Herausforderungen
Da weltweit Millionen von Impfstoffen mit Pfizer- und Moderna-Impfstoffen geimpft werden sollen, wird der Fokus zunehmend auf mehrere proteinbasierte COVID-19-Impfstoffe in der frühen Phase-2-Entwicklung gelegt.
COVID-19-Impfstoffe: Bleiben Sie auf dem Laufenden, welche Impfstoffe verfügbar sind, wer sie bekommen kann und wie sicher sie sind.
Diese proteinbasierten Kandidaten, die aus harmlosen Fragmenten von COVID-19 (so genannte Spike-Proteine) hergestellt werden, werden mit einem sekundären Wirkstoff (so genanntem Adjuvans) gepaart, der das Immunsystem aktiviert.
Obwohl die Entwicklung von proteinbasierten Impfstoffen länger dauert als die von Pfizer und Moderna verwendeten Boten-RNA-Modelle (mRNA), haben sie eine lange Anwendungsgeschichte und eine hervorragende Bilanz in Bezug auf Sicherheit und Wirksamkeit. Einige haben in der frühen COVID-19-Forschung sogar Einblicke in eine vollständige Immunität gegeben.
Ein Impfstoff auf Proteinbasis des Herstellers Novavax soll bei Primaten eine sterilisierende Immunität erreicht haben. Nachfolgende Phase-2-Studien haben gezeigt, dass es beim Menschen sicher ist und in der Lage ist, eine starke NAb-Reaktion zu erzeugen. Weitere Forschung ist erforderlich.
Auf der anderen Seite ist bekannt, dass Impfstoffe wie diese eine robuste CD4-T-Zellantwort stimulieren, aber ein Adjuvans benötigen, um eine ebenso starke NK-Zellantwort zu erzeugen. Es ist unklar, ob das Novavax-Adjuvans, das aus einem pflanzlichen Polysaccharid gewonnen wird, in der Lage sein wird, den zweifachen Schlag zu versetzen, der erforderlich ist, um eine sterilisierende Immunität beim Menschen zu erreichen.
Die Geschwindigkeit, mit der die Impfstoffe von Pfizer und Moderna entwickelt und vertrieben wurden, war nicht weniger als erstaunlich, und die bisherigen klinischen Daten waren weitgehend positiv.
Dies sollte jedoch nicht bedeuten, dass es an der Zeit ist, die Wachsamkeit in Bezug auf soziale Distanzierung und Gesichtsmasken zu senken. Bis ausreichend große Teile der Bevölkerung geimpft sind und weitere Daten vorliegen, ist es wichtig, wachsam zu bleiben und sich an die Richtlinien der öffentlichen Gesundheit zu halten.
Auf der anderen Seite sollten Sie sich nicht von der Tatsache beirren lassen, dass die Impfstoffe weniger als 100 % wirksam sind. Nachrichtenberichte über nachlassende Antikörperreaktionen spiegeln weder die komplexe Natur der erworbenen Immunität noch den Schutznutzen einer Impfung wider, selbst wenn keine sterilisierende Immunität erreicht wird.
Wenn Sie Bedenken hinsichtlich der COVID-19-Impfung haben oder einfach weitere Informationen wünschen, rufen Sie das Gesundheitsministerium Ihres Bundesstaates an. Viele haben Hotlines eingerichtet, um Fragen zu beantworten und aktuelle Informationen zu COVID-19 bereitzustellen.
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