Wie neue Corona-Impfstoffe funktionieren sollen 

Fakten zu Viren, Körper und Impfungen

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Die ganze Welt scheint auf den Corona-Impfstoff zu warten. Die EU unterstützt die Pharmaindustrie mit 7,4 Milliarden Spendengeldern und Abnahmegarantien, damit schnellstmöglich „dieses Virus ein für alle Mal besiegt werden kann“, so EU-Kommissionspräsidentin Ursula von der ...
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Wie neue Corona-Impfstoffe funktionieren sollen 
Von Dipl.-Biol. Janine Fritsch, Gröbenzell – raum&zeit Ausgabe 227, September/Oktober 2020

Die ganze Welt scheint auf den Corona-Impfstoff zu warten. Die EU unterstützt die Pharmaindustrie mit 7,4 Milliarden Spendengeldern und Abnahmegarantien, damit schnellstmöglich „dieses Virus ein für alle Mal besiegt werden kann“, so EU-Kommissionspräsidentin Ursula von der Leyen. Was aber würde dieser ersehnte Stoff in unserem Körper machen? Wie notwendig oder sinnvoll ist er und welche Risiken bringt er mit sich?
Von Dipl.-Biol. Janine Fritsch, Gröbenzell

"Die Corona-Pandemie ist erst dann beendet, wenn ein Impfstoff entwickelt wurde“, twittert der Sprecher der Bundesregierung Steffen Seibert am 20. Mai 2020 nach einer Videokonferenz der Kanzlerin Merkel mit den Chefs der Welthandelsorganisation, der OECD, der Weltbank und anderen. Eine Leserin fragt: „Auf welche wissenschaftlichen Fakten stützt sich das?“ und eine andere kommentiert, „jede Pandemie endet irgendwann ganz von selbst. Corona ist jetzt vorbei ...“
Ohne sich kritischen Fragen zu stellen, versucht die Bundesregierung, trotz stetig sinkender Infektionszahlen, die Impfung als einzige Lösung für eine breite Immunisierung der Bevölkerung aufrechtzuerhalten. Viele Menschen werden sich wohl wie bisher freiwillig impfen lassen. Doch ebenso nimmt bei vielen die Angst zu. Vor einer neuartigen Impfung und einem direkten oder indirekten Impfzwang. Mit Hochdruck wird derzeit an Impfstoffen gearbeitet, die es so bisher nicht gab und die viel schneller und mit weniger klinischen Prüfungen zugelassen werden sollen. Doch wie funktionieren sie überhaupt?

Klassisches Impfprinzip

Bisherige Impfstoffe täuschen dem Immunsystem den Erreger vor:

  • Lebendimpfstoffe enthalten ganze Erreger, die aber so abgeschwächt wurden, dass sie zwar noch vermehrungsfähig, aber nicht mehr infektiös sind (zum Beispiel Masernviren). Man erreicht dies durch gentechnische Veränderung oder natürliche Mutation.

  • Totimpfstoffe mit ebenfalls ganzen Erregern, die inaktiviert bzw. abgetötet wurden (zum Beispiel Tollwutvirus). Zum Beispiel werden mit Formaldehyd die enthaltenen Proteine vernetzt, sodass die Erreger sich nicht vermehren und nicht krank machen. Solche Vollimpfstoffe besitzen aber noch alle antigenen Strukturen.

  • Dann gibt es noch Totimpfstoffe, bei denen keine kompletten Viren, sondern nur bestimmte Eiweißbestandteile des Virus verwendet werden (zum Beispiel Influenza). Man nennt sie proteinbasierte Impfstoffe.

Weil sich Viren nur in Wirtszellen vermehren können, benötigt man für die Herstellung dieser Impfstoffe tierisches Gewebe oder Zellkulturen. Influenza-Viren werden zum Beispiel in angebrüteten Eiern von steril gehaltenen Hühnern vermehrt. Ein aufwändiges und langwieriges Verfahren, das pro Impfdosis ein Ei benötigt und ein bis zwei Jahre dauern kann. In weiteren Verfahrensschritten können dann auch Bruchstücke hergestellt werden, zum Beispiel mithilfe von Lösungsmitteln. Gentechnische hergestellte Impfstoffe enthalten ebenfalls ausgewählte Moleküle als Antigene. Dafür wird das entsprechende Virusgen zum Beispiel in Hefe- oder Säugetierzellen übertragen, die dann die einzelnen Antigene produzieren (z. B. bei Hepatitis-B-Impfstoffen). 
Diesen Methoden gemeinsam ist das Prinzip, dem Immunsystem den Erreger ganz oder teilweise vorzusetzen. Vor allem bestimmte weiße Blutkörperchen (T-Zellen und B-Zellen) sowie Fresszellen kommen jetzt ins Spiel. Fresszellen erkennen Viren, umhüllen und zerkleinern sie. Dann bauen sie Bruchstücke der Erreger, die Antigene, in ihre Zelloberfläche ein, um sie wiederum anderen Immunzellen zu zeigen. Es entsteht eine komplexe Immunantwort. T-Zellen erkennen die Antigene und regen B-Zellen an, Antikörper zu produzieren, die nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip genau zum jeweiligen Antigen passen. Die Antikörper docken an weitere Viren an, machen sie damit für den Körper einerseits unschädlich und „markieren“ sie wieder für andere Fresszellen. Andere T-Zellen wiederum erkennen infizierte Körperzellen und zerstören sie. Ziel ist es so, sehr schnell sehr viele Erreger abzuwehren. Eine ganz wichtige Funktion der B- und T-Zellen ist, dass sie ein Gedächtnis ausbilden können, das über Jahre anhalten kann. Bei erneuter Infektion mit demselben oder auch ähnlichen Viren können die Gedächtniszellen viel schneller eine Antikörperreaktion starten, noch bevor die Erkrankung ausbricht. Der Körper ist dann im besten Fall immun: Er fängt die Viren schnell ab, ist zwar infiziert, wird aber nicht krank (Abb. 1).


Bei der Impfung gelingt die Täuschung umso besser, je ähnlicher sie der echten Infektion kommt und je mehr Informationen über das Virus vorliegen. Aktive, abgeschwächte Erreger haben eine bessere und länger anhaltende Immunantwort im Vergleich zu Erregerbruchstücken, die oft umstrittene Wirkverstärker brauchen. Denn der Körper merkt sich viele Bestandteile des Virus und kann deshalb auch gegen verwandte oder nur leicht abgewandelte Viren einen Schutz aufbauen. Man nennt das Kreuzimmunität.

Genbasierte Impfstoffe – Was anders ist

Für Corona wird zwar auch an diesen Ansätzen entwickelt, zum großen Durchbruch soll SARS-CoV-2 aber einer neuen Impfstoffklasse verhelfen, an deren Grundprinzip schon seit den 1990er-Jahren geforscht wird: Genbasierte Verfahren (nicht zu verwechseln mit gentechnischen Verfahren) bringen den Herstellern große Vorteile. Im Gegensatz zu der bisherigen aufwendigen Herstellung entfällt vor allem die zeitraubende Anzuchtphase. Ist die grundlegende Plattform erst einmal gebaut, lassen sich für jeden neuen Impfstoff schnell und relativ preisgünstig große Mengen herstellen. Bisher ist noch keiner dieser mRNA- oder DNA-Impfstoffe auf dem Markt und noch nie am Menschen eingesetzt worden. Obwohl SARS-CoV-2 vor Jahresbeginn so gut wie unbekannt war, gab es Anfang April 2020 weltweit 115 Impfstoffkandidaten, Anfang Juni laut WHO 133, Ende Juni schon über 140, davon 16 in der klinischen Prüfung. In Deutschland wird bereits seit Juni ein mRNA-Impfstoff an Freiwilligen getestet.
Das Prinzip ist völlig anders: Dem Immunsystem wird nicht der Erreger oder Teile davon präsentiert, sondern er bekommt den genetischen Bauplan eingeschleust, um sich ein Virusstückchen selbst zu bauen. Vorgetäuscht wird eigentlich der Befall der Körperzellen mit dem Virusgenom: Natürlicherweise enthalten Viren Desoxyribonukleinsäure (DNS) oder den Schwesterstoff Ribonukleinsäure (RNA). Manche besitzen eine Hülle. SARS-CoV-2 enthält einen langen RNA-Strang und auf seiner Hülle sitzen Proteine, die an Schleimhautzellen der Atemwege und des Darms andocken können (Abb. 2). 

Denn nur diese besitzen passende Andockstellen (Rezeptoren), in die dieses Virus genau passt. Dann zwingt das Virus die Zellen seine RNA zu vervielfältigen, sie abzulesen und daraus neue Viren zu bauen. Bis die Zellen am Ende platzen und tausende neue Viren freisetzen (Abb. 3). 

Um diesen Prozess für eine Impfung nachzuahmen, gibt es mehrere Ansätze: RNA, DNA oder Vektorimpfstoffe. Sie unterscheiden sich in der Art der genetischen Information und wie man sie in die Zellen bringt.

RNA-Impfstoffe

Die meisten Forschungskandidaten sind RNA-Impfstoffe. Sie enthalten künstlich hergestellte mRNA. „m“ steht für das Englische „messenger“, also Bote. Grundsätzlich ist mRNA Bestandteil jeder Körperzelle. Sie wird immer benötigt, um die Bauanleitung der DNA im Zellkern abzulesen, aus dem Zellkern wie ein Bote heraus zu transportieren und dann zu den Proteinfabriken der Zelle, den Ribosomen, zu bringen. Dort werden die Eiweiße für den Stoffwechsel nach der Anleitung hergestellt. Das biologische Prinzip heißt also normalerweise DNA ➞ RNA ➞ Protein. 
Die künstliche Impf-RNA ist so gemacht, dass sie einen Baustein der Virushülle kodiert. Im Visier der Hersteller steht insbesondere das Spike-Protein (Abb. 2).1

Ist die RNA in eine Körperzelle eingedrungen, wird sie abgelesen und das Virus-Protein produziert, so die Idee. Dann soll die Immunantwort folgen.

Der Weg in den Körper

Wie die RNA in den Körper gelangt, wird derzeit ausprobiert. Ob per Spritze in die Blutbahn, die Haut oder den Muskel ist je nach Impfstoff unterschiedlich und bisher noch nicht vollständig geklärt. Für SARSCoV-2 wird die Injektion in den Muskel getestet. Nackte RNA ist für den Körper ein gefährlicher Stoff, den er sofort abbaut. Deshalb wird sie in fetthaltige Lipid-Nanopartikel (LNPS) verpackt, die mit 60 bis 80 Nanometer etwa die Größe von Viren haben. Diese Kapseln werden aber auch als Transportvehikel gebraucht, damit die RNA überhaupt in die Körperzellen dringen kann. Die LNPS verschmelzen mit der Zellhülle und geben die RNA in die Zelle frei. Körperzellen im Bereich des Muskels sollen dann die Antigene produzieren.

DNA-Impfstoff dringt bis in den Zellkern vor

DNA-Impfstoffe funktionieren ähnlich. Auch sie enthalten den Bauplan für ein Antigen, aber eben direkt als Erbinformation, und nicht in Form seiner „Arbeitskopie“. Hierin liegt auch eine Gefahr, denn DNA kann grundsätzlich in das Erbgut unserer Körperzellen übergehen und es verändern. Anders als RNA, die – so die Meinung der Hersteller – „nur“ die äußere Membran der Zielzelle passiert, muss die DNA noch weiter ins Innere bis in den Kern der Körperzelle gelangen. Dort wird sie abgelesen, in Boten-RNA umgewandelt, aus dem Zellkern wieder ausgeschleust und dann von der Zelle das Antigen gebaut.
Die DNA in die Zellen zu bekommen ist schwieriger als bei RNA. Die antigenkodierende DNA-Sequenz kann zunächst in ein sogenanntes Plasmid eingefügt werden. Das sind ringförmige DNA-Moleküle von Bakterien. Um das Plasmid in Körperzellen zu schleusen, ist eine angedachte Technik die intramuskuläre Einschleusung mit Elektroporation: Dabei sorgen kurze elektrische Impulse während der Impfung in den Muskel dafür, dass Zellmembranen durchlässig werden und das Plasmid einlassen (Abb. 4). 

Auch hier werden in der Regel Nanopartikel zur Umhüllung der DNA gebraucht und starke Beistoffe (Adjuvanzien), um eine ausreichende Immunantwort auszulösen. Ein mögliches Risiko ist, dass sich die DNA dauerhaft ins Genom einlagern kann und Mutationen und Krebs auslöst.2 Die Pharmaindustrie arbeitet bereits seit einiger Zeit an DNA-Impfstoffen gegen etwa zwanzig Krankheiten, darunter Influenza, AIDS oder Zervixkarzinom. Zugelassen waren sie bisher nur bei Tieren.

Vektorviren als Gen-Fähren

Bei den Vektorimpfstoffen transportieren harmlose Viren, etwa das Impfmasernvirus, das Spike-Protein-Gen verpackt im eigenen Genom, wie eine Fähre in die Zelle. Die Viren nennt man deshalb Vektoren (lateinisch für „Träger“). Sie infizieren die Körperzellen ähnlich wie im natürlichen Geschehen. Dann läuft der Immunprozess ab, mit dem Effekt, dass dabei zusätzlich das Spike-Protein als Antigen gebildet wird.

Risiken

Liest man Berichte in pharmazeutischen Fachzeitschriften und Instituten, scheinen die neuen Verfahren charmant: „Wenige Kilogramm reichen, um Millionen zu impfen“, titelt die Helmholtz-Gemeinschaft, wirksam und sicherer als klassische Verfahren, kein Einsatz vermehrungsfähiger Krankheitserreger wie bei Masern. Freie mRNA baue der Körper schnell wieder ab. Und dann sei da noch die vergleichsweise kostengünstige und zügige Herstellung. Doch die rasante Entwicklung einer bisher nicht zugelassenen Technik und fehlende Langzeiterfahrungen machen ein mulmiges Gefühl. Dass mRNA als Impfstoff funktionieren kann, weiß man schon seit mehr als 30 Jahren. Drei Pharmaunternehmen sind aber erst vor wenigen Jahren auf die Technologie aufmerksam geworden und Zulassungsstudien sind extrem teuer. Was kleine Biotech-Unternehmen allein finanziell nicht stemmen können, soll die jetzige Pandemielage ermöglichen. Kritiker aber warnen: Diese Art Impfstoffe basieren auf einer völlig neuen Strategie, für die es keinerlei Langzeitoder Vorerfahrungen gibt. Was passiert, wenn Impf-DNA in das körpereigene Genom eingebaut wird? Das Ärzteblatt schrieb im Mai 2020, denkbar sei eine Aktivierung von Krebsgenen, die Ausschaltung von krebsunterdrückenden Genen oder die Bildung von Autoimmunkrankheiten.3
Nicht nur die Einlagerung der Fremd-DNA ist möglich, auch die Rückeinlagerung von Boten-RNA in unser Erbgut ist prinzipiell in der Biologie bekannt. Man nennt dies reverse Transkription. Tugce Aktas, Gruppenleiterin am Max-Planck-Institut für molekulare Genetik, erklärte der Deutschen Presse-Agentur im Mai die Wahrscheinlichkeit hierfür „gehe quasi gegen Null“ und es sei „noch unwahrscheinlicher, dass diese Information auf die Keimdrüsen übertragen und so vererbt werde“.4 Aber sie spricht von Wahrscheinlichkeiten. Professor Stefan Hockertz, Immunologe und Toxikologe betonte in einem Podcast-Interview am 7. Juli 2020, dass wir überhaupt nicht wissen, in welche Zellen das Genmaterial des Virus eindringt, wie lange es abgelesen wird und dass wir die Ablesung auch nicht stoppen können. 5 Unklar sei eben auch, ob es in Ei- oder Spermazellen eingebaut und damit an unsere Kinder vererbt wird. So etwas sei weltweit noch nie durchgeführt worden. Und dann geht es noch um die Verhältnismäßigkeit: Was bringt eine Impfung gegen hochveränderliche Viren wie Corona? Die Erfahrung bei Grippe zeigt: Lediglich drei von 100 Erwachsenen werden vor der Erkrankung geschützt.6 Wie steht es mit der Schwere der Erkrankung? Laut Heinsberg-Studie verläuft die Covid-19 bei jedem fünften symptomlos, bei den meisten Menschen leicht. Die Sterberate liegt mit 0,37 Prozent etwa gleichauf mit der Grippe.7

Wir hören kaum etwas über mögliche Impfschäden. Professor Hockertz dazu: „Wir wissen heute, dass wir bei einem nicht nach den Regeln der Kunst geprüften Impfstoff, der nicht über fünf bis acht Jahre präklinisch sauber untersucht wurde, mit Impfschäden rechnen müssen." "Zum Beispiel können Verunreinigungen bei etwa fünf Prozent der geimpften Impfschäden hervorrufen." "Das können Überreaktionen des Immunsystems sein, Fehlreaktionen, Kreuzraktivitäten usw. Bei 80 Millionen geplanten Impfungen wären das vier Millionen Menschen mit Impfschäden." "Wenn wir desweiteren davon ausgehen, dass hierbei hochgerechnet etwa mit 0,1 Prozent Todesfällen zu rechnen ist, sind das 80 000 Tote, das ist das Auslöschen einer Stadt wie Konstanz.“5
Die Fallzahlen sinken seit März stetig.Das RKI meldete am 1. Juli 5 900 aktive Corona-Fälle. Das sind bei 80 Millionen Deutschen 0,007 Prozent. Und gesprochen wird hier von Infektionszahlen. Diese Menschen sind nicht alle krank, denn eine Infektion führt nicht zwangsläufig zu einer Erkrankung, wenn das Immunsystem gut funktioniert. Nochmal Professor Hockertz: „Wir haben zur Zeit in Deutschland 197 408 mit einem fragwürdigen Test bestätigte Corona-Fälle, nicht erkrankte Menschen. 181 302 Menschen haben diese Infektion schadlos überstanden und gelten als Genesen.“ „Wir haben 9081 Todesfälle, an oder mit Corona, das werden wir nicht klären. Auch die müssen wir abziehen. Es bleiben übrig 7 025 Menschen, bei denen Corona nachgewiesen wurde, als Infektion, nicht als Erkrankung. 7 000 von 83 Millionen: Das ist keine Pandemie nationalen Ausmaßes, das ist eine Minierkrankung von einigen wenigen Menschen.“5

Das Grundprinzip genetischer Impfstoffe mag Forscher faszinieren. Aber es greift in die tiefste Ebene des Körpers ein. In unser Erbgut. Das hinterlässt mehr als Unbehagen, solange wir nicht wirklich wissen, welche Kettenreaktionen wir in einem solch komplexen System anstoßen. Die WHO rechnet, dass Mitte 2021 ein Corona-Impfstoff vorliegt. Wenn man bedenkt, dass die normale Entwicklungszeit für einen völlig neuen Impfstoff acht bis zehn Jahre beträgt, ist das mehr als fahrlässig. Und: Eine Pandemie wird definiert von exakten Erkrankungszahlen. Sie endet nicht erst, wenn ein Impfstoff vorliegt.

Impfen und Folgeschäden

Drei Fragen an Tobias Schmid, Vorstand des Bundesverband Impfschaden e.V.

Janine Fritsch: Die Impfbereitschaft von Eltern scheint in Deutschland hoch zu sein. Laut Bundeszentrale für gesundheitliche Aufklärung (BZgA) werden über 90 Prozent der Kinder geimpft. Stimmt die Zahl Ihrer Meinung nach?
Tobias Schmid: Da beginnen schon die Verwaschungen. Sie sprechen von der Impfbereitschaft bei Kleinkindern, dort wirkt das Prinzip der Angsteindrücke massiv. Jeder hat große Angst um seine Kinder und junge Eltern sind leicht zu verunsichern. Die Impfquoten bei den Erwachsenen sind verheerend schlecht und vor allem werden sie überhaupt nicht ausreichend valide erfasst, da dies nur über die Abrechnungskennzahlen aus der Schutzimpfungsrichtlinie Anlage 2 gemacht wird. Kinderimpfungen werden im Schulalter bei der Schuleingangsuntersuchung erfasst, nur deswegen kann man hier Aussagen treffen, die man dann so hinmünzt, als wäre es die Durchimpfungsrate der Bevölkerung. Das ist sachlich schlichtweg unwahr!

J. F.: BZgA, Robert-Koch-Institut (RKI) oder Paul-Ehrlich-Institut geben das Auftreten lokaler, geringer Impfreaktionen wie Rötungen mit 2 bis 20 Prozent an. Zu schweren Komplikationen wie Narkolepsie oder Allergien findet man dort keine Zahlen. Wie häufig sind diese nach Ihren Erfahrungen? Wie hoch ist die Dunkelziffer? 
T. S.: Dazu gibt es keine belastbare Aussage. Ich erkläre Ihnen das am Beispiel von Multipler Sklerose. Man weiß, dass die Hepatitis-Impfung eine Erstmanifestation der MS auslösen kann, wenn die Veranlagung dafür gegeben ist. Zahlreiche Fälle sind als Impfschaden anerkannt. Nur müsste man, um genaueste Zahlen zu erhalten, bei jeder MS-Diagnose den Impfpass screenen und mit Beginn der Beschwerden vergleichen, was dann möglicherweise zu horrenden Anerkennungszahlen führen kann. Deswegen unterlässt man dies. Narkolepsie und Allergien sind auch keine Komplikationen. Es sind dauerhaft angelegte Gesundheitsschäden. Komplikationen heilen aus – Schäden bleiben.

J. F.: Wie stehen die Chancen, Langzeitfolgen durch Impfungen überhaupt nachzuweisen?
T. S.: Sehr gut, wenn wir endlich beginnen astrein zu dokumentieren. Daran hat der Staat gar kein Interesse, da er die Haftung übernommen hat. Also kann es nur das Ziel sein, die Pflicht zur Sicherheit massiv nach oben zu regeln, damit wir endlich belastbare Entscheidungsgrundlagen bekommen. Die STIKO versteckt schwere Impfkomplikationen und Schäden hinter der Formulierung „Moderne Impfstoffe sind allgemein gut verträglich.“ Diese Aussage ist irreführend.

Quellen

1 www.mpg.de/14652142/corona-spike-protein
2 www.pharmazeutische-zeitung.de/impfen-mit-rna-oder-dna-118427
3 www.aerzteblatt.de/archiv/214122/Genbasierte-Impfstoffe-Hoffnungstraeger-auch-zum-Schutzvor-SARS-CoV-2
4 www.presseportal.de/pm/133833/4600371
5 clubderklarenworte.de
6 www.gesundheitsinformation.de/wie-viel-schutz-bietet-eine-grippeimpfung.2352.de.html?part=vorbeugung-szoodp-tzbu
7 www.wissenschaft.de/gesundheitmedizin/corona-die-heinsberg-studie-undihre-ergebnisse/

Die Autorin

Janine Fritsch studierte Biologie und hat als Redakteurin für Medizin langjährige Erfahrung in der Patientenaufklärung. Privat hält sie seit 12 Jahren eigene Bienen in ihrem Garten. Die intensive Auseinandersetzung mit dem Wesen der Bienen hat sie davon überzeugt, dass nur die systemische Betrachtung von Umwelt, Mensch und Gesundheit Erfolg haben kann. Für die eigene Gesundheit schwört sie auf die Wirkung von Propolis aus dem Bienenstock. Derzeit arbeitet die Mutter einer 12-jährigen Tochter festangestellt bei einem Imkerfachmagazin.

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