Treffer oder Volltreffer?

Wie wirken mRNA-Impfstoffe?

Sowohl das Pfizer-Biontech-Produkt als auch das von Moderna gehören zu einer neuen Art von Impfstoffen, wie neben anderen Wissenschaftlern Clemens Wendtner betonte: „Es scheint sich jetzt zu verdichten: mRNA-Impfstoffe wirken als Substanzklasse und könnten die Trendwende in der Pandemie bringen.“

Um die Funktionsweise der mRNA-Impfstoffe zu verstehen, muss man wissen: Das Erbgut einer Zelle besteht aus DNA (Desoxiribonukleinsäure), die im Zellkern steckt. Die genetische Informa-tion wird außerhalb des Zellkerns in Proteine umgeschrieben. Denn da befinden sich die Ribosomen, sozusagen die Proteinfabriken der Zelle. Dorthin wird die Erbinformation – die „Bauanleitung“ für die Proteine – durch die Boten-RNA (messenger RNA, kurz: mRNA) transportiert.

mRNA-Impfstoffe nutzen diese natürlichen Abläufe aus, indem sie RNA mit der Bauanleitung von Proteinen oder Proteinabschnitten des Erregers in die Zelle schleusen. Die Ribosomen produzieren dann die entsprechenden Virusproteine. Diese erkennt das Immunsystem entweder noch in der Zelle oder nach deren Transport aus der Zelle heraus. Es produziert daraufhin Antikörper und spezifische T-Zellen, die bei einer natürlichen Ansteckung virusinfizierte Zellen erkennen und eliminieren.

Da mRNA sehr unbeständig ist und im Körper rasch abgebaut wird, umhüllen die Impfstoff-Entwickler sie mit schützenden Fettmolekülen (Fachsprache: Lipidmolekülen). Dadurch entstehen Lipid-Nanopartikel, die nicht nur dem Schutz dienen, sondern es zudem ermöglichen, dass die mRNA durch die Zellmembran hindurch in die Zelle gelangen kann. Die Kunst der Entwickler besteht auch darin, die mRNA im Impfstoff zu stabilisieren, sodass dieser möglichst bei Kühlschrank-Temperatur einige Zeit haltbar ist. Daran wird beim Biontech-Impfstoff derzeit noch gearbeitet. Zudem müssen die Forscher sicherstellen, dass die unspezifische Immunantwort der menschlichen Zellen die eingeschleuste fremde mRNA nicht abbaut, bevor sie zu den Ribosomen gelangt.

Zwar weist etwa die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) daraufhin, dass das mRNA-Vakzin von Biontech auf Vorarbeiten beruht, die von 2006 bis 2008 innerhalb eines DFG-geförderten Sonderforschungsbereiches zur Krebsforschung an der Universität Mainz durchgeführt wurden. Doch festzuhalten bleibt, dass bis Dezember 2020 weltweit noch gegen keine Virusinfektion ein mRNA-Impfstoff zugelassen war.

Aber die Sorge, dass mRNA-Impfstoffe das menschliche Erbgut verändern könnten, ist unbegründet. Denn die mRNA kann nicht in den Zellkern eindringen, in dem sich die DNA, das Erbgut, befindet, da dieser eine eigene Barriere besitzt. Außerdem haben menschliche Zellen keine Enzyme, um die einzelsträngige RNA in doppelsträngige DNA umzuschreiben.

Mitte Dezember kamen aus Großbritannien, wo die ersten Impfungen mit dem Biontech-Pfizer-Vakzin außerhalb von Studien stattgefunden hatten, Berichte, dass einzelne Geimpfte allergisch reagiert hätten. Das führte zu aufgeschreckten Reaktionen in der Presse. Aber eine Tatsache ist: Allergien können bei jedem Medikament und jeder Impfung auftreten, sie sind kein spezielles Problem dieses Impfstoffs. Außerdem wurden die Impfallergien nur bei Allergikern beobachtet, die stets Adrenalin gegen einen anaphylaktischen Schock mit sich führen sollten.

Bedenken, dass mRNA- und überhaupt Covid-19-Impfungen mit großen Gesundheitsrisiken einhergehen, sind der Hintergrund für eine Frage, die dem Virologen Stephan Becker von der Universität Marburg besonders häufig gestellt wird: Wie konnte die übliche Zeit von der Entdeckung eines neuen Virus bis zur Zulassung eines Impfstoffs von rund 15 Jahren auf rund ein Jahr beim Covid-19-Vakzin verkürzt werden? In einem Vortrag für das Frankfurter House of Pharma and Healthcare nannte Becker dafür fünf Gründe:

Die beiden zuletzt genannten Gründe sind keineswegs die Umschreibung eines Universitätsprofessors dafür, dass die Behörden bei der Zulassung ein Auge zudrücken – das zeigen Beckers detaillierte Erläuterungen: Üblicherweise finden die drei Phasen der klinischen Prüfung eines Impfstoffs nacheinander statt (bild der wissenschaft 5/2020, „Die Jagd nach dem Impfstoff“). Erst wenn eine Phase abgeschlossen ist, wird mit der Planung der nächsten begonnen. „Die Prüfung der Covid-19-Impfstoffe läuft dagegen überlappend“, erklärt Becker. „Sobald die erste Sicherheitsbewertung in Phase 1 nach vier bis acht Wochen durchlaufen ist, kann Phase 2 schon geplant werden.“ Dabei nimmt ein unabhängiges Gremium, „das nicht mit dem Hersteller verbandelt ist“ (Becker), die Sicherheitsüberprüfung vor.

Angesichts der rasanten Verbreitung von Covid-19 war die Rekrutierung Zehntausender Probanden für die Phase-3-Studien zudem viel schneller als sonst möglich. Noch während der klinischen Prüfung tauschten die Unternehmen fortlaufend Daten mit den Zulassungsbehörden aus. Diese hatten ein Schnellverfahren namens „Rolling Review“ (fortlaufende Überprüfung) schon vor der Covid-19- Pandemie entwickelt.

Sicherheitsbedenken aufgrund der Schnelligkeit der Entwicklung könne man angesichts der mehr als 80.000 Probanden in den beiden Biontech- und Moderna-Studien auf jeden Fall entkräften, sagt Sanofi-Experte Maas. „Eine ganz normale sequenzielle Impfstoffentwicklung schlösse auch nicht mehr Probanden ein.“ Es steigert die Vertrauenswürdigkeit dieser Aussage, dass der Pharmakonzern Sanofi ein direkter Konkurrent von Biontech und Moderna ist – und dass dessen Corona-Impfstoff, der wohl im ersten Halbjahr 2021 zur Verfügung stehen wird, nicht auf RNA beruht.

Offene Fragen

Sind die neuen Impfstoffe also ein Wundermittel gegen die Pandemie? Nein, so einfach ist das nicht. Die laufenden Studien konzentrieren sich aus Zeit- und Kostengründen auf den Nachweis, dass die Impfstoffe eine Erkrankung – und sei ihr Verlauf noch so mild – verhindern können. Und der Unterschied zwischen einer Impfstoff- und einer Kontrollgruppe, die nur Placebos erhält, könnte theoretisch ausschließlich auf Infizierten beruhen, die über ein einziges leichtes Symptom wie Husten oder Kopfschmerzen berichten.

Ob die Vakzine bei Personen, die trotz Impfung erkranken, einen schweren Verlauf verhindern, ist nicht geklärt. Arnold Monto, Vorsitzender des Beratungsauschusses der US-Zulassungsbehörde FDA, erklärte zwar: „Was eine Infektion verhindert, verhindert in der Regel auch schwere Krankheiten.“ So einleuchtend diese Argumentation ist – Peter Doshi, Mitherausgeber des medizinischen Fachmagazins „The BMJ“ (früher „British Medical Journal“), kontert mit dem Verweis auf Grippe-Impfstoffe: „Die drastische Zunahme des Einsatzes von Grippe-Impfstoffen konnte bisher nicht mit einem Rückgang der Sterblichkeit in Verbindung gebracht werden.“

Eine andere Frage sprach Clemens Wendtner nach der Pressemitteilung zum Moderna-Impfstoff an: Dieser könne zwar den Einzelnen hocheffizient vor einer symptomatischen Covid-19-Infektion schützen. „Aber“, so der Münchner Chefarzt, „es bleibt zu klären, inwieweit damit auch eine Verbreitung in der Bevölkerung wirksam bekämpft werden kann.“ Doch um zu erkunden, ob Geimpfte das SARS-CoV-2-Virus weitergeben können, obwohl sie selbst keine Symptome aufweisen, wären wiederum besonders zeit- und kostenaufwendige Studien nötig. Ungeklärt ist zudem, wie lange der Impfschutz anhält.

Naturgemäß fehlen auch noch Studien zu möglichen Langzeitwirkungen. Die FDA etwa fordert für die Zulassung eine Nachbeobachtungszeit von zwei Monaten. Das ist zu wenig, um beispielsweise auszuschließen, dass die Impfungen längerfristig Autoimmunreaktionen auslösen, weil sie das Immunsystem verleiten, körpereigene Proteine anzugreifen.

Internist Michael Hallek, Professor an der Universitätsklinik Köln, sagte gegenüber dem Kölner Stadtanzeiger: „Wir müssen derzeit abwägen zwischen einem minimalen theoretischen Risiko auf Langzeitfolgen und der Verhinderung von Todesfällen und schweren Erkrankungen. Diese Abwägung fällt für mich klar in Richtung Impfstoff aus.“ Doch ein solches Dilemma existiert bei jedem neuen Impfstoff: Das Wissen und damit die Sicherheit wächst mit seiner Anwendung. Daher werden Studien nach Zulassung als Phase 4 der Impfstoffentwicklung bezeichnet.

Auf ein besonderes Problem machen die Deutsche Gesellschaft für Epidemiologie, die Deutsche Gesellschaft für Medizinische Informatik, Biometrie und Epidemiologie und die Vaccine monitoring Collaboration for Europe aufmerksam. Die Organisationen sorgen sich, dass in den Impfzentren, die aus dem Boden gestampft werden, wesentliche Informationen über die geimpfte Person, den Tag der Impfung und die geimpfte Substanz nicht so zuverlässig erfasst werden wie in Arztpraxen. Dort geschieht das über die Abrechnungsdaten der gesetzlichen Krankenkassen. „Damit wäre es nicht möglich, aussagekräftige Studien zur Sicherheit durchzuführen. Nur durch eine solide wissenschaftliche Bewertung wird es dauerhaft möglich sein, das Vertrauen der Bevölkerung in die Impfung sicherzustellen.“

Und das wäre dringend nötig, um die Corona-Pandemie zu besiegen und uns allen eine Rückkehr in die ersehnte Normalität zu erlauben.