So wirken die Impfstoffe gegen Corona

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Wie funktioniert ein Impfstoff?

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Eine Impfung bereitet den Körper auf eine mögliche Infektion vor. Und zwar so, dass unser Immunsystem den Erreger abwehren kann und man nicht krank wird. Dazu wird meist ein Impfstoff gespritzt. Seine Bestandteile haben Merkmale des Virus, können aber die Krankheit nicht auslösen. Seit dem 19. Jahrhundert sind verschiedene Impfstoffe entwickelt worden, die sehr erfolgreich sind; schwere bis tödliche Viruserkrankungen wie die Masern konnten so in weiten Teilen Amerikas und Europas fast ausgerottet werden.

Impfstoff ist nicht gleich Impfstoff. Manchmal wird nur ein Teil des Virus genutzt (wie bei der Grippe-Impfung), manchmal das vollständige, aber beispielsweise durch Hitze abgetötete Virus (ein Beispiel ist die Hepatitis-B-Impfung), manchmal eine harmlose Virusvariante, die für den Körper ähnlich genug aussieht (wie bei der Rötelimpfung). Diese „traditionellen“ Impfstoffe sind weltweit auch gegen das Coronavirus in der Entwicklung. Doch ihre Produktion ist oft sehr langwierig.

Während der SARS-CoV-2-Pandemie konnten Impfstoffe, die auf neuen Plattform-Technologien beruhen, am schnellsten auf das neue Virus angepasst und entwickelt werden. Dazu gehören die RNA-Impfstoffe der Firmen BioNTech/Pfizer bzw. Moderna oder der vektorbasierte Impfstoff der Universität Oxford und der Firma AstraZeneca. Der RNA-Impfstoff von BioNTech/Pfizer wird seit Ende Dezember in Deutschland angewandt, der Moderna-Impfstoff sowie der Impfstoff der Universität Oxford/ AstraZeneca ist seit Januar 2021 für den europäischen Markt zugelassen. Die Daten zu einem weiteren RNA-Impfstoff der Firma CureVac sowie zu den vektorbasierten Impfstoffen Sputnik V (Gamaleya) und dem proteinbasierten Impfstoff Novavax (Johnson & Johnson) liegen der Europäischen Zulassungsbehörde EMA zur Beurteilung vor.

Wie funktionieren RNA-Impfstoffe?

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RNA-Impfstoffe wie der von BioNTech bestehen aus zwei Teilen: einem RNA-Molekül sowie „Verpackungsmaterial“. Die Verpackung ist nötig, damit diese RNA-Moleküle in die Zellen des Körpers hineinkommen und nicht abgebaut werden.

RNA-Moleküle sind als kurzzeitiger Speicher unserer Erbinformation wichtiger Bestandteil aller menschlicher Körperzellen. Wenn man sich unser Erbgut, das aus DNA-Molekülen im Zellkern besteht, als ein Kochbuch vorstellt, dann sind RNA-Moleküle daraus abgeschriebene Notizzettel, die im Zellplasma genutzt und wieder entsorgt werden.

Das Erbgut des Corona-Virus besteht aus RNA, die neuen Impfstoffe nutzen einen Ausschnitt daraus. Statt dem kompletten Gänge-Menü (= das Erbgut des ganzen Virus) umfasst der Notizzettel nur das Rezept für die Vorspeise: die kleinen Stacheln des Virus.

Wenn unsere Körperzellen den Impfstoff aufnehmen, „kochen“ sie damit im Zellplasma ein Protein (Eiweiß), das normalerweise auf der Oberfläche der Viren sitzt und präsentieren es anschließend auf ihrer Hülle. Das Immunsystem kann nun Antikörper und andere Immunzellen gegen die Stacheln bilden. Sobald nach einer Ansteckung das richtige Virus in den Körper gelangt, wird er von den Antikörpern erkannt und bekämpft. So kann es viel weniger Schaden anrichten.

Das RNA-Molekül im Impfstoff ist so konstruiert, dass es möglichst oft abgelesen werden kann. Es ist quasi ein sehr robuster Notizzettel. Das macht die Impfung so effizient. Dank jahrzehntelanger Grundlagenforschung – lange vor Corona – ist es gelungen, diese RNA als zelleigene RNA zu tarnen, sodass sie nicht sofort als „von außen kommend“ erkannt wird. Perfekt ist die Tarnung aber nicht, und die Reaktion darauf könnte ein Grund für Nebenwirkungen wie Fieber und Schmerzen sein. Der Notizzettel wird abgelesen, das Format ist aber irgendwie etwas unpassend. Nach wenigen Tagen werden die RNA-Moleküle in den Zellen abgebaut.

Da die RNA alleine kaum in unsere Zellen kommen kann – sie ist zu groß und elektrisch geladen –, wird sie in seifenähnliche Bläschen eingepackt. Diese Substanzen (Lipide und Polyethylenglykol) wurden in den vergangenen zehn Jahren beständig verfeinert, damit sie möglichst wenig Schaden im Körper erzeugen. Sie gelten mittlerweile als sicher genug für die breite Anwendung.

Wie funktionieren die vektorbasierten Impfstoffe?

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Die bereits verfügbaren Impfstoffe liefern also kein vollständiges Gänge-Menü, sondern nur das Rezept für die Vorspeise: die kleinen Stacheln des Virus. Das ist technisch einfacher – ein Rezept lässt sich schneller und einfacher schreiben und verschicken. Übersetzt wird das Rezept von unseren eigenen Zellen, die das Ergebnis dem Immunsystem präsentieren. Wie dieses Rezept genau aussieht und in unsere Zellen reinkommt, ist nicht immer gleich: Bei den RNA-Impfstoffen ist ein RNA-Molekül in einem Fettkügelchen (Lipid-Nanopartikel) verpackt. Bei den vektorbasierten Impfstoffen der Universität Oxford / AstraZeneca oder Sputnik V von Gamaleya ist das Rezept ein DNA-Molekül und die Verpackung ein Adenovirus. Das Adenovirus ist also der Träger („Vektor“) für den Impfstoff.

Adenoviren sind weit verbreitete Viren, und sie verursachen vor allem Erkältungen. Dem Adenovirus im Impfstoff fehlen allerdings einige Gene, sodass es sich nicht vermehren kann. Es infiziert also einmal unsere Zellen, schaltet schon mal das Immunsystem an und bringt das Rezept für den Coronavirus-Stachel (Spike-Protein) mit in die Zelle, kann sich dann aber nicht im menschlichen Körper ausbreiten.

In der Zelle entlässt das Adenovirus seine DNA in den Zellkern, wo sie auf Boten-RNA abgeschrieben und dann wieder ins Zellplasma geschleust wird. Dort werden die kleinen Coronavirus-Stacheln hergestellt. Schließlich präsentiert die Zelle dieses Erkennungsmerkmal auf seiner Hülle dem Immunsystem.

Verglichen mit den RNA-Impfstoffen hat die andere Zusammensetzung des Impfstoffes mehrere Vorteile: Seine Bestandteile sind robuster, und so muss der Impfstoff nicht so kalt lagern wie die mRNA-Impfstoffe. Ein normaler Kühlschrank reicht, auch über Monate hinweg. Das vereinfacht die Logistik. Die biotechnologische Herstellung ist zwar langwieriger, aber auch deutlich billiger. Die Effektivität des Impfstoffes von Oxford/AstraZeneca liegt nach den im März veröffentlichten Daten aus den USA bei 76 Prozent. Selbst bei den Proband*innen, die sich trotz der Impfung mit SARS-CoV-2 angesteckt hatten, kamen keine schweren Verläufe vor.

Was sind Adenoviren?  Welche Rolle spielen sie in der Medizin, und welche Probleme gibt es damit?

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Adenoviren sind seit den 1950er Jahren bekannt und sehr weit verbreitet – bei Menschen und Tieren. Mehr als 50 Subtypen können Menschen infizieren. Sie verursachen vor allem Erkältungen oder Bindehautentzündungen. Seltener sind Lungenentzündungen und Magen-Darm-Erkrankungen. Vor allem Kinder erkranken häufig daran; Erwachsene haben daher Antikörper gegen viele Subtypen.

Seit den 1990er Jahren werden Adenoviren in der Medizin verwendet. Ursprünglich ging es vor allem um die Gentherapie, um beispielsweise bei Erbkrankheiten funktionsfähige Genvarianten in den Körper zu bringen. Seit einigen Jahren werden auch Impfstoffe basierend auf Adenoviren entwickelt. Dazu gehört ein Impfstoff gegen das Ebolavirus, das die US-Firma Johnson & Johnson herstellt. Es gab aber auch Fehlschläge. So erhöhte ein HIV-Impfstoff, der Adenoviren nutzt, ausgerechnet die Wahrscheinlichkeit, sich mit dem HI-Virus anzustecken, statt davor zu schützen.

Dass viele Menschen (teilweise) immun gegen Adenoviren sind, ist ebenfalls ein Problem. Schließlich soll das trojanische Pferd nicht vorzeitig von Antikörpern des Immunsystems erkannt und abgefangen werden. Damit würde der Impfstoff weniger wirksam. Umgangen wird dieses Problem auf zwei Wegen. Beim Impfstoff von Oxford/AstraZeneca wird ein Schimpansen-Adenovirus verwendet, gegen das die meisten Menschen nicht immun sind, wenn sie nicht gerade in der Nähe von Schimpansen leben. Bei Johnson & Johnson sowie der ersten Dosis von Sputnik V / Gamaleya wird der seltene Adenovirus-Subtyp 26 verwendet, mit dem kaum jemand in Berührung gekommen ist.

Wie weist man nach, ob ein Impfstoff wirklich tut, was er verspricht?

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So verheerend die Pandemie ist, weil sich so viele Menschen anstecken, so günstig ist das für klinische Studien mit einem Impfstoff. Um die Wirksamkeit zu testen, erhielten zum Beispiel im Falle von BioNTech/ Pfizer in der im Dezember 2020 veröffentlichten Phase-3-Studie 21.720 Menschen den Impfstoff, und 21.728 Menschen bekamen nur eine Spritze mit Salzwasser (Kontrollgruppe). Mindestens sieben Tage nach der zweiten Impfung gab es in der Kontrollgruppe 162 Fälle von COVID-19, in der geimpften Gruppe nur acht. Diese ungleiche Verteilung zeigt, dass der Impfstoff sehr wirksam ist (relative Wirksamkeit: 95 Prozent).

Zusätzlich haben die Forscher*innen den Schutz in Tierversuchen mit Rhesusaffen nachgewiesen. Rhesusaffen sind natürlicherweise empfänglich für eine Infektion mit SARS-CoV-2 und entwickeln auch Krankheitssymptome wie eine Lungenentzündung. Sie eignen sich also als Tiermodell für die COVID-19-Erkrankung. Nach der Gabe des experimentellen Impfstoffs wurden die Tiere dem Virus ausgesetzt – sie waren jedoch geschützt, eine Infektion war nicht nachweisbar.

In Südafrika, Großbritannien, Brasilien und anderen Ländern wurden SARS-CoV-2-Varianten entdeckt, die deutlich ansteckender und teilweise auch gefährlicher sind. Vor allem die britische Variante verbreitet sich auf dem europäischen Kontinent. Schützt die Impfung dagegen?

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Durch die Impfung wird unser Immunsystem auf eine mögliche Infektion vorbereitet. Es stellt verschiedene „Werkzeuge“ her. Der Körper setzt sie ein, wenn man mit dem Virus in Berührung kommt und sorgt mit den Werkzeugen dafür, dass die Infektion gar nicht erst stattfinden kann oder zumindest schnell vorübergeht und nur milde Symptome auftreten. Bei den Varianten passen die Werkzeuge nicht mehr perfekt, denn einzelne Buchstaben im Erbgut des Virus sind ausgewechselt. Bei den jetzt bekannten Virusvarianten heißt das aber nicht, dass alle Werkzeuge gar nicht mehr passen – sondern nur einzelne nicht mehr gut.

Das Immunsystem erkennt die britische Variante B1.1.7 beispielsweise wird noch ähnlich gut, die in Südafrika entdeckte Variante B1.351 hingegen weniger. Das könnte zum Beispiel bedeuten, dass man bei einer Infektion nicht ganz symptomfrei bleibt, sondern einen milden Verlauf hat – etwa einen Husten – und dass sich B1.351 in einer geimpften Bevölkerung verbreiten kann, die mit dem ersten verfügbaren Impfstofftyp geimpft wurde.

Bei jeder neuen Variante wird daher genau untersucht, wie sehr die Impfstoffe sie noch erfassen und ob das Virus noch ausreichend neutralisiert werden kann. Die Hersteller erarbeiten Entwicklungspipelines, mit denen sie ihre Impfstoffen innerhalb von sechs bis acht Wochen an eine neu aufgetretene Variante anpassen können.

Viele der bisher entdeckten SARS-CoV-2-Varianten weisen aber genau die gleichen Mutationen auf – und zwar unabhängig davon, wo sie ihren Ursprung haben. Das könnte darauf hindeuten, dass das Virus nur ein begrenztes Repertoire hat. Forscher*innen sind außerdem optimistisch, dass die bestehenden Impfstoffe zum Beispiel dank der anpassungsfähigen B-Gedächtniszellen vor Verläufen schützen, die im Krankenhaus behandelt werden müssen. Die B-Gedächtniszellen erinnern sich nicht nur an das Virus, sondern sie verändern sich und entwickeln sich weiter. So bilden sie vielfältige neue Antikörper.

Nebenwirkungen

Manche Impfungen haben fast keine Nebenwirkungen, andere sind unangenehmer. Wo sind die neuen RNA-Impfstoffe anzusiedeln? Fühlt man sich nach der Impfung krank?

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Nebenwirkungen gibt es oft bei Impfungen, und sie können auf zwei verschiedene Arten entstehen. Zum einen ist eine Impfung eine „kleine Infektion“. So reagiert der Körper ähnlich wie man es bei einer Virusinfektion auch erleben kann: etwa mit Fieber, Kopfschmerzen oder Müdigkeit. Zum anderen gibt es auch eine Reaktion an der Einstichstelle sowie auf Teile des Impfstoffs.

Ein Beispiel: In der Phase-3-Studie des BioNTech/ Pfizer-Impfstoffes hatten in der geimpften Gruppe ungefähr 80 Prozent Schmerzen bei der Einstichstelle (davon ungefähr zwei Drittel „mild“, und ein Drittel „mäßig; wenige „stark“), in der Kontrollgruppe waren es 14 Prozent. Generell waren die Nebenwirkungen nach der zweiten Dosis stärker als nach der ersten. Bei den Geimpften im Alter zwischen 16 und 55 Jahren gaben dann 59 Prozent Müdigkeit an (Kontrollgruppe 23 Prozent), 52 Prozent Kopfschmerzen (Kontrollgruppe 24 Prozent) und 37 Prozent Muskelschmerzen (Kontrollgruppe 8 Prozent). Jeweils gut die Hälfte davon empfand die Nebenwirkungen als mäßig, einige stark. Fieber über 38 Grad hatten nach der zweiten Dosis 16 Prozent der Geimpften, wenige auch über 39 Grad. Bei den älteren Geimpften waren die Nebenwirkungen jeweils etwas weniger ausgeprägt. Geschwollene Lymphknoten wurden bei drei von 1000 Geimpften festgestellt; andere schwerere Nebenwirkungen sind laut der Studie zu Phase 3 der Prüfung nicht aufgetreten.

Insgesamt müssen also viele Geimpfte für ein bis drei Tage mit spürbaren, teils auch unangenehmen Nebenwirkungen rechnen. Sie sind aber ein gutes Zeichen: Das Immunsystem macht, was es soll. Seltenere oder langfristig auftretende Folgen sind noch nicht bekannt. Die Teilnehmer*innen der Impfstoffstudien werden jedoch weiter beobachtet.

Das „Verpackungsmaterial“ kann weitere unbeabsichtigte Nebenwirkungen erzeugen. Besonders genau verfolgt wird das bei Polyethylenglykol (PEG). Es gibt Menschen, die Antikörper gegen diese Substanz haben. Bei der Impfung kann das zu einer allergischen Reaktion führen. Es wird daher erwogen, Menschen mit vielen Allergien erst später zu impfen. Geimpfte sollen außerdem 15-30 Minuten im jeweiligen Impfzentrum bleiben. Denn dort werden beispielsweise Adrenalinspritzen bereitgehalten, um einen anaphylaktischen Schock zu behandeln. Er würde etwa 5-30 Minuten nach der Impfung auftreten. Das wurde bisher bei 1 von 100.000 Geimpften dokumentiert.

Beim zweiten Impftermin wird gefragt, wie die Person die erste Dosis vertragen hat. Geimpfte können sich bei weiteren Komplikationen beim Hausarzt / der Hausärztin oder auch online unter https://nebenwirkungen.bund.de/nw/DE/home/home_node.html melden. Hausärzt*innen und Gesundheitsämter geben Information über ungewöhnliche körperliche Reaktionen an das Paul-Ehrlich-Institut (PEI) weiter. Dort werden sie systematisch in einer Datenbank erfasst und bewertet, ob ein Zusammenhang mit der Impfung möglich ist. Das PEI informiert zudem die europäische Zulassungsbehörde EMA, die die Meldungen in einer zentralen Datenbank sammelt. Falls es bei Gesundheitsbeschwerden einen statistisch signifikanten Zusammenhang zur Impfung gibt, würden diese Nebenwirkungen also schnell registriert.

Welche Erfahrungen gibt es mit Lipidnanopartikeln? Wie werden sie abgebaut?

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Die Lipidnanopartikel (LNP) ähneln den Liposomen (Fettkörperchen), die als Träger für Arzneistoffe seit über 20 Jahren in der Medizin eingesetzt werden. In einem weiteren zugelassenen Arzneimittel (Patisiran, Onpattro®) sind therapeutische RNA-Moleküle in sehr ähnlichen Fettbläschen verpackt. Bei diesen Arzneimitteln bekommen die Patient*innen im Vergleich zur Impfung aber deutlich höhere Lipidmengen als Infusion.

Impfstoffe mit ähnlichem Aufbau gab es auch schon: virosomale Impfstoffe wie Epaxal gegen Hepatitis A oder Inflexal gegen die Grippe. Virosomen sind ebenfalls Phospholipid-Bläschen, die auf ihrer Oberfläche Hüllproteine der Viren tragen. Mit diesen Impfstoffen gibt es in der Medizin seit vielen Jahre Erfahrung, das Sicherheitsprofil ist gut.

Die Struktur der Lipidnanopartikel bilden – wie in den biologischen Membranen unseres Körpers auch – Phospholipide mit darin eingelagertem Cholesterin. Die verschiedenen LNP enthalten darüber hinaus weitere Lipidbestandteile, die spezielle Eigenschaften vermitteln. Da alle Lipide mit körpereigenen Lipiden identisch bzw. ihnen sehr ähnlich sind, gelten diese Nanopartikel als „biologisch abbaubar“. Es ist davon auszugehen, dass sie im Körper ähnlich wie Nahrungslipide enzymatisch abgebaut werden und weitgehend in den körpereigenen Fettstoffwechsel eingehen. Eine mögliche Toxizität jeder dieser neuartigen Impfstoffzubereitungen wurde vor der Zulassung in präklinischen Tests geprüft.

Welche Nebenwirkungen können die verwendeten Lipidnanopartikel verursachen?

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Grundsätzlich gilt: Die Dosis macht das Gift. Das ist selbst bei ganz alltäglichen Stoffen so, die wir ständig zu uns nehmen. Bevor ein Arzneimittel oder ein Impfstoff für die Anwendung beim Menschen zugelassen wird, sind daher Toxikologie-Versuche vorgeschrieben.

Die Lipidnanopartikel-Technologie, also die Verpackung der Boten-RNA, umfasst neue Bestandteile, und zwar ALC-315 und ALC-159 (bei BioNTech / Pfizer), SM-102 und PEG2000-DMG (bei Moderna). Die für die bedingte Zulassung eingereichten präklinischen Toxikologie-Tests waren zum Teil nicht sehr umfangreich. Die Hersteller sollen weitere Studien bzw. Informationen bei der europäischen Zulassungsbehörde EMA nachreichen.

Um das „therapeutische Fenster“ zu ermitteln, wird in Toxikologie-Studien die Dosis so lange erhöht, bis es bei Tieren offensichtlich zu einer Schädigung kommt. Bei solchen Tests haben die Forscher*innen von BioNTech / Pfizer bei Nagetieren reversible Leberveränderungen beobachtet, wenn sie ihnen im Wochenabstand drei Mal eine im Vergleich zum Menschen 300-fache bis 1000-fache Dosis des Impfstoffes spritzten. Dadurch kam es in Ratten zu einer Anreicherung von ALC-315 in der Leber. Aus diesen Befunden konnte dennoch abgeleitet werden, dass die Anwendung einer geringen Dosis für den Menschen als toxikologisch sicher anzusehen ist.

Denn Menschen bekommen zwei Mal eine sehr geringe Dosis in den Muskel gespritzt (0,05 bis 1 Milligramm, je nach Substanz). Es ist kaum zu erwarten, dass durch die Lipidnanopartikel-Technologie etwa eine Leberschädigung auftritt. Ein Vergleich: Beim rezeptfreien Paracetamol gibt es Dosierungen von 500 und selbst 1000 Milligramm pro Tablette. Leberschäden sind bei Paracetamol bereits ab sieben Gramm pro Tag dokumentiert.

Grundsätzlich haben die Ergebnisse aus den Tierversuchen die Risiko-Nutzen-Abwägung der EMA nicht verändert. Schließlich ist eines ganz sicher: Das Coronavirus SARS-CoV-2 kann erhebliche Schäden im ganzen menschlichen Körper verursachen.

Enthält der Impfstoff von BioNTech zusätzliche Wirkverstärker?

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Da fremde mRNA selbst das Immunsystem stimuliert, kommen die Impfstoffe von BioNTech/Pfizer und Moderna ohne Wirkverstärker (Adjuvantien) aus. Vektorimpfstoffe benötigen ebenfalls kein Adjuvans.

In dem BioNTech/Pfizer-Impfstoff ist auch kein Konservierungsstoff enthalten. 

Als Hilfsstoffe sind aufgeführt:

• ALC-0315 = [(4-Hydroxybutyl)azandiyl]bis(hexan-6,1-diyl)bis(2-hexyldecanoat)
• ALC-0159 = 2-[(Polyethylenglykol)-2000]-N,N-ditetradecylacetamid
• 1,2-Distearoyl-sn-glycero(3)phosphocholin
• Cholesterol
• Kaliumchlorid
• Kaliumdihydrogenphosphat
• Natriumchlorid
• Dinatriumhydrogenphosphat-Dihydrat
• Saccharose
• Wasser für Injektionen

Die Lipid-Nanopartikel des BioNTech/Pfizer-Impfstoffes, in die die Boten-RNA eingebettet ist, enthalten also unter anderem Polyethylenglykol (PEG), damit sie besser löslich sind. PEG wird auch in vielen Medikamenten und Kosmetika verwendet. In seltenen Fällen reagieren Menschen darauf allergisch. PEG gilt daher zurzeit als Hauptverdächtiger für mögliche allergische Reaktion auf COVID-19-Impfstoffe.

Kann die Boten-RNA unser Genom verändern?

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Im Durchschnitt enthält jede Körperzelle im Zellplasma etwa 360.000 Boten-RNA-Moleküle. Und bei jeder Virusinfektion, also auch bei jeder leichten Erkältung, gelangt fremde RNA in unsere Zellen. Sie dringt aber nicht in den Zellkern vor, wo unser Erbgut lagert.

Eine Integration von RNA in DNA ist unter anderem aufgrund der unterschiedlichen chemischen Struktur äußerst unwahrscheinlich. Die beiden Biomoleküle passen nicht zusammen und können keine Ketten bilden. Die wichtigsten Abweichungen: DNA besteht aus einem Doppelstrang, RNA aus einem Einzelstrang. Beide verwenden zudem unterschiedliche Zuckermoleküle als Gerüst. RNA und DNA unterscheiden sich auch in einer der jeweils vier organischen Basen, welche die „Sprossen“ der wie Leitern aussehenden Biomoleküle bilden.

In Deutschland gilt die Empfehlung für den AstraZeneca-Impfstoff inzwischen nur noch für Menschen ab 60 Jahren. Wie kommt das?

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Insgesamt ist das Nebenwirkungsspektrum der Impfungen gegen SARS-CoV-2 vergleichbar – soweit das bislang bekannt ist. Sehr seltene Nebenwirkungen fallen jedoch erst auf, wenn Millionen Menschen geimpft sind. Vor allem bei Frauen zwischen 20 und 60 Jahren kam es nun in äußerst seltenen Fällen zu schwerwiegenden Hirnvenenthrombosen in Verbindung mit einem Mangel an Blutplättchen (Thrombozytopenie) und Blutungen, nachdem sie den Impfstoff von AstraZeneca bekommen hatten. Einige sind daran verstorben.

Prinzipiell ist es eine gute Nachricht, dass diese sehr seltenen Ereignisse in Deutschland aufgefallen sind: Die Überwachung von möglichen Nebenwirkungen funktioniert und die Behörden handeln, sobald es Auffälligkeiten gibt.

Dass Gefäßverschlüsse durch Blutgerinnsel und ein Mangel an Blutplättchen für die Gerinnung gleichzeitig auftreten, ist ungewöhnlich und weist darauf hin, dass das Immunsystem beteiligt sein könnte. Aufgrund dieser Symptome, der Schwere der Gerinnungsstörung und einer leichten Häufung vier bis 16 Tage nach der Impfung bei jüngeren Erwachsenen hat sich die Ständige Impfkommission STIKO mehrfach mit externen Expert*innen beraten und entschieden, den Impfstoff von AstraZeneca nur noch für Menschen ab 60 Jahren zu empfehlen – eine Gruppe, die das größte Risiko für einen schweren COVID-19-Verlauf hat und in die von den beschriebenen Blutgerinnungsstörungen nach der Impfung kaum betroffen ist. Dem haben sich Bund und Länder angeschlossen. Jüngere können aber weiterhin mit AstraZeneca geimpft werden, wenn sie sich gemeinsam mit einem Arzt nach individueller Risikoanalyse und sorgfältiger Aufklärung dafür entscheiden. Eine STIKO-Empfehlung zur Zweitdosis für jüngere Menschen soll Ende April 2021 folgen.

Bislang sind in Deutschland knapp 2,7 Millionen Menschen mit der ersten Dosis des Impfstoffes geimpft worden, mindestens 30 Fälle der schwerwiegenden Blutgerinnungsstörung sind dokumentiert. Das Paul-Ehrlich-Institut und die STIKO prüfen und bewertet die vorliegenden Daten fortlaufend – genau wie die Europäische Zulassungsbehörde EMA und die Weltgesundheitsorganisation WHO. Das Bild ist keineswegs einheitlich. So wurden in Großbritannien bereits mehr als elf Millionen Dosen von AstraZeneca verimpft, aber nur fünf ähnliche Fälle dokumentiert. EMA und WHO betonen daher, dass sich die Risiko-Nutzen-Analyse für den Impfstoff nach den bisher vorliegenden Daten nicht ändert. Die Daten werden aber fortlaufend weiter analysiert (Stand 30. März 2021).

Ob ein ursächlicher Zusammenhang besteht, wird noch untersucht. Eine Hypothese ist, dass sie Immunreaktion in sehr seltenen Fällen zu Antikörpern führt, die sich gegen körpereigene Blutplättchen, die Thrombozyten, richten und sie aktivieren. Das würde sowohl den Mangel an Blutplättchen als auch die ungewöhnliche Gerinnungsneigung erklären. Die Studien sind noch nicht abschließend bewertet oder in Fachjournalen veröffentlicht. Unklar ist auch, ob der Virusstachel von SARS-CoV-2 oder Strukturen des Adenovirus eine Autoimmunreaktion auslösen können.

Personen, die den COVID-19-Impfstoff AstraZeneca erhalten haben und sich mehr als vier Tage nach der Impfung zunehmend unwohl fühlen – mit starken und anhaltenden Kopfschmerzen, verschwommenen Sehen oder anderen neurologischen Symptomen bzw. punktförmigen Hautblutungen – sollten sich unverzüglich ärztlich behandeln lassen.

Wird das Adenovirus-Erbgut in unser Erbgut eingebaut?

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Anders als bei Coronaviren oder den mRNA-Impfstoffen von BioNTech / Pfizer und Moderna besteht das Erbgut der Adenoviren wie unser eigenes Erbgut aus DNA-Molekülen. Das Impfvirus bringt sie außerdem in den Zellkern. Solche zellfremde DNA wird mit der Zeit abgebaut. Dennoch ist nicht komplett auszuschließen, dass sie sich – so wie es auch bei einer Infektion mit einem Adeno-Erkältungsvirus geschehen kann –, ganz oder teilweise in unser Erbgut einbaut.

Die häufigste Ursache für Veränderungen im Erbgut sind UV-Strahlungen, Schadstoffe aus Rauch, aber auch zufällige Schäden, die sich im Laufe des Lebens ansammeln. So können Krebserkrankungen entstehen. Es ist daher grundsätzlich möglich, dass nach einer Adenovirus-Impfung beispielsweise eine erhöhte Neigung zu einer Krebserkrankung vorkommen kann. Es ist allerdings sehr unwahrscheinlich. Diese Einschätzung beruht unter anderem auf zwei Beobachtungen: Zum einen wurden Adenoviren bisher nicht als eine von sehr vielen bekannten Krebs-Ursachen beim Menschen identifiziert. Zum anderen fehlen die Gene E1A und E1B im nicht vermehrungsfähigen Adenovirus im Impfstoff. Diese Gene waren in Tierversuchen aber notwendig, damit der Impfstoff ein krebserregendes Potenzial hatte.

Kann man nach so kurzer Zeit schon sagen, ob ein Impfstoff sicher genug ist, um ihn weiten Teilen der Bevölkerung – und zuerst Risikogruppen – zu spritzen? Noch dazu, wenn es sich um eine völlig neue Technik handelt?

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Absolute Sicherheit gibt es nicht, auch nicht bei so einem neuartigen Impfstoff. Es gilt aber abzuwägen, was das eigene Leben deutlich mehr gefährdet: das Risiko der Infektion mit SARS-CoV-2 und somit ein möglicherweise schwerer, mit Langzeitfolgen verbundener Verlauf oder die bislang beschriebenen milden und nur äußerst selten stärker auftretenden Nebenwirkungen der Impfung. Gerade alte und gebrechliche Menschen mit Begleiterkrankungen laufen bei einer Infektion mit SARS-CoV-2 Gefahr, daran zu versterben.

Ein gutes Beispiel für eine solche Abwägung ist die Masernimpfung: Nach einer Infektion mit dem Masernvirus erkranken 98 Prozent der Ungeimpften tatsächlich an Masern. Bei einem von 1.000 bis 2.000 Erkrankten entwickelt sich im Krankheitsverlauf eine Gehirnentzündung (Enzephalitis). Bei einer Masern-Impfung liegt das Risiko, an Enzephalitis zu erkranken, dagegen bei unter eins zu einer Million. Und sogar dieser Zusammenhang gilt als unsicher. Die Impfung mit dem attentuierten Lebendimpfstoff hat also eine viel geringere Komplikationsrate als die Erkrankung selbst.

Herstellung

Wie werden die neuen Impfstoffe, die Boten-RNA verwenden, hergestellt? Warum ist es so kompliziert, die Produktion schnell hochzufahren?

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Jedes Lebewesen speichert sein Erbgut – und damit die Informationen zum Aufbau der Zellkomponenten (Proteine) und deren Regulation – in Form von DNA. Es ist sicher im Zellkern, der Steuerzentrale der Zelle, verwahrt. Proteine werden jedoch im Zellplasma gebildet. Ist ein bestimmtes Protein nötig, wird der entsprechende Abschnitt der DNA abgelesen und die Information in Form von Boten-RNA (mRNA) aus dem Zellkern transportiert. Der Prozess des Abschreibens der DNA und Umwandlung in den Informationsträger mRNA heißt Transkription.

Boten-RNA für mRNA-basierte Impfstoffe stellt man mithilfe der in-vitro-Transkription her. Das funktioniert ähnlich wie in unserem Körper, aber dieser Prozess findet außerhalb biologischer Organismen (in-vitro) im Labor statt. Nur für die Herstellung der Vorlage, der DNA, wird noch auf Mikroorganismen zurückgegriffen. Dies ist ein Vorteil im Vergleich mit den Herstellungsprozessen anderer Impfstoffe. Die in-vitro-Transkription kann entsprechend groß angelegt werden und damit skaliert werden, ohne dass man auf die Wachstumsgeschwindigkeit biologischer Organismen angewiesen ist.

Soll dieser Prozess jedoch nicht mehr in einem Standard-Labor stattfinden, sondern im großen Stil in einer Produktionsanlage für die Impfstoffherstellung, wird es noch komplexer. Denn hier gelten die strengen Auflagen der „Guten Herstellungspraxis“.

Eine solche Einrichtung ist in verschiedene Reinraum-Klassen (RRK) unterteilt. Es gibt vier Stufen: von RRK-D bis zu RRK-A als die reinste Stufe. Zum Beispiel um von Stufe D in Stufe B zu gelangen, müssen Angestellte zwei Schleusen passieren (D/C und C/B), um keine Partikel und Erreger einzuschleppen. Wer hier arbeitet, wird zuvor entsprechend trainiert. Um die genauen Reinraumklassen einzuhalten, muss der Partikelausstoß durch Geräte, Anlagen und Personen ab RRK-C so gering wie möglich sein. Kontrolliert werden auch die Temperatur, die Feuchte und der Druck. Außerdem müssen Daten zu den genannten Parametern gesammelt, sicher gelagert und jeder Zeit zugänglich sein, falls Abweichungen auftreten.

Jeder Impfstoff-Herstellungsprozess ist anders. Daher müssen die Anlagen im Werk genau daran angepasst werden. Ist ein Herstellungsprozess etabliert, werden Testläufe unternommen, um mögliche Fehler aufzudecken.

Jetzt muss schnell sehr viel Impfstoff hergestellt werden. Geht das auf Kosten der Qualität?

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Nein, denn es gelten die Prinzipien der Guten Herstellungspraxis (Good Manufacturing Practice, GMP). Die Ansprüche, denen die Hersteller bei Transport, Beschaffung, Fertigung, Kennzeichnung, Lagerung, Prüfung, Hygiene, Schulung und deren Dokumentation nachkommen müssen, sind hoch und kompromisslos. Diese hohen Standards gelten auch für Lieferanten. Eine GMP-Bestätigung für eine bestimmte Produktionsstätte bekommt nur, wer bei Inspektionen zeigt, dass er sie umsetzt. Die GMP-Bestätigung – basierend auf EU-weiten GMP-Richtlinien und dem Arzneimittelgesetz – müssen außerdem regelmäßig erneuert werden.

Bei Impfstoffen ist das Paul-Ehrlich Institut (PEI), das Bundesinstitut für Impfstoffe und biomedizinische Arzneimittel, zuständig für die Zulassung des Produkts. Die Landesbehörden vor Ort stellen die Herstellungserlaubnis aus. Die für die Freigabekriterien notwendigen Testverfahren werden zuvor zertifiziert und müssen in zertifizierten Labors durchgeführt werden. Die Ergebnisse werden für die Freigabe protokolliert und aufbewahrt. Die Freigabeprotokolle können die Behörden jederzeit einsehen.

Darum kann Impfstoff zum einen bereits hergestellt werden, bevor das PEI ihn zugelassen hat, wenn die Herstellungserlaubnis bereits erteilt wurde. Und zum anderen kann es sein, dass ein bereits zugelassener Impfstoff nicht sofort in einem Werk hergestellt werden darf, wenn die Herstellungserlaubnis noch nicht vorliegt.

Das PEI prüft Impfstoffe vor Ihrer Freigabe unabhängig der Impfstoffproduzenten auf Wirksamkeit, Qualität und Unbedenklichkeit. Dies gilt für jede Produktionseinheit (gemäß §32 des Arzneimittelgesetzes).

Für die Produktion von Boten-RNA wird DNA verwendet. Können dabei DNA-Reste übrig bleiben und schließlich unser Erbgut verändern?

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Ist der Prozess der in-vitro-Transkription abgeschlossen, wird die für die Impfstoff benötigte DNA-Vorlage von molekularen Scheren (Enzyme) in kleine Stücke zerlegt und abgebaut. Diese und andere für die Reaktion benötigten Komponenten werden herausgefiltert und das Endprodukt, die mRNA, überprüft: Ist wirklich drin, was drin sein soll? Ist die mRNA rein?  Ist sie fehlerfrei?  Nur wenn diese Tests bestanden sind, wird die Boten-RNA für den Impfstoff eingesetzt.

Zusammenfassend ist die Impfstoff-Herstellung ein streng reglementierter Vorgang. Qualität und Sicherheit der Patient*innen stehen an erster Stelle.

Qualifizierte Angebote zu den Impfungen finden Sie auch hier:

Bundeszentrale für gesundheitliche Aufklärung

• Zusammen gegen Corona 
• Fragen und Antworten

Robert Koch-Institut

• Ausführliche Seite zu COVID-19 und Impfstoffen (mit Fragen und Antworten, Video-Empfehlungen)
• Pressemitteilung der STIKO vom 30.03.2021

Paul-Ehrlich-Institut (Bundesinstitut für Impfstoffe und biomedizinische Arzneimittel)

• Informationen zu Corona-Virus und COVID-19; Fragen und Antworten zum Impfstoff

Flämisches Institut für Biotechnologie (VIB)

• Ausführliche Informationen zu Impfstoffen (PDF)

Bundesregierung

• Die wichtigsten Fragen und Antworten zur Corona-Impfung

Bundesministerium für Gesundheit

• Fragen und Antworten zur Impfung mit AstraZeneca

European Medicines Agency (EMA)

• COVID-19 vaccines: key facts

Patienten-Information.de (Service des Ärztlichen Zentrums für Qualität in der Medizin im Auftrag von Bundesärztekammer und Kassenärztlicher Bundesvereinigung)

• Informationen zum neuartigen Coronavirus (mit vielen zusätzlichen Links zu weiteren Informationsseiten und zu Faktenchecks zu Aussagen von Impfkritiker*innen)

Gesundheitsinformationen des IQWIG

• u.a. mit Informationen zu den Impfstoffen von BioNTech, Moderna und AstraZeneca

Deutsche Forschungsgemeinschaft

• Dossier sowie Fragen und Antworten: Mehr wissen, informiert entscheiden

Helmholtz-Gemeinschaft

• Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung: Seite zu Corona
• Allgemeine Informationen zur Pandemie

Medien

• WDR-Wissenschaftssendung Quarks: Wie sicher ist der Corona-Impfstoff?
  (Video, Fragen und Antworten)
• ARD-Faktenfinder: Faktenchecks zu Corona
• Possoch klärt | BR24-Video: Corona-Impfstoff: Ist die neue Impfung sicher?
• ZDF WISO-Spezial: Corona-Impfung angelaufen - Antworten auf offene Fragen; Langzeitfolgen von Corona - Was bleibt, wenn das Fieber geht
• Falschinformation und Gerüchte: Corona-Impfung macht nicht unfruchtbar
• Science Media Center: Corona-Schwerpunkt

Podcast des Berlin Institute of Health (BIH):
Wie funktionieren die Impfstoffe gegen SARS-CoV-2?

Interview zum Nachlesen