Der russische Corona Impfstoff ist da

Funktionsweise

Das Besondere ist, dass es sich um eine leicht veränderte Version zweier früher in Russland entwickelter Impfstoffe handelt: ein Impfstoff gegen das Ebolavirus, der (in Russland, Anm. d. Red.) schon zugelassen ist und den dasselbe Institut vor sechs Jahren entwickelt hat; das andere ein Impfstoff gegen das Mers-Virus (Middle East Respiratory Syndrom, ebenfalls ein Coronavirus, Anm. d. Red.) von vor zwei Jahren.

Der russische Gesundheitsminister meint:

Diese beiden Impfstoffe wurden in groß angelegten klinischen Studien auf Sicherheit und Effektivität getestet. Und damit hat Russland einen Vorteil, den manche im Westen gerne übersehen: Wir nutzen eine schon bekannte Plattform für unseren Impfstoff. Deshalb habe ich mich damit impfen lassen und es meinen 74 Jahre alten Eltern auch empfohlen.

Der Impfstoff basiert auf zwei sogenannten Vektoren, modifizierten Viren, die das Genmaterial des Coronavirus in die menschliche Zelle bringen.

In diesem Fall sind das Adenoviren, die eine sehr leichte Form der Grippe auslösen. Sehr vereinfacht ausgedrückt, funktionieren die Vektoren wie ein Zug, der Genmaterial des Coronavirus-Stachels in die Zelle transportiert.

Der Körper fängt dann an, diesen Stachel zu bekämpfen, und bildet Antikörper.

Aber er beginnt auch den Zug, also den Vektor, zu bekämpfen. Die Forscher in Oxford (die Universität von Oxford in Zusammenarbeit mit dem Pharmakonzern Astra Zeneca, Anm. d. Red.) benutzen für ihren Impfstoff nur einen Zug oder Adenovirus-Vektor.

Wenn sie ihn bei einer Folgeimpfung noch einmal losschicken, wird er angegriffen.

Wir impfen nach 21 Tagen zum zweiten Mal, aber mit einem anderen Vektor. Und wir haben diesen Zugang, der zu einer viel stärkeren Immunität führt, schon patentiert. Wir glauben, dass der russische Zwei-Vektoren-Ansatz im Moment der effizienteste ist. Die wirkung soll 2 Jahre lang anhalten.

Wir werden noch im August die Ergebnisse der ersten beiden Testphasen veröffentlichen. Auf Basis dessen werden die Länder sich entscheiden. Wir werden auch den in Oxford entwickelten Impfstoff von einer unserer Firmen produzieren lassen. Denn wir glauben, je mehr Impfstoffe es geben wird, desto besser.

Wissenschaftler auf der ganzen Welt arbeiten mit bislang unbekannter Geschwindigkeit an einem Impfstoff gegen das SARS-Coronavirus-2. Der »Coronavirus Vaccine Tracker« der »New York Times« listet 175 (+) Impfstoffprojekte auf. Auf der Seite der Weltgesundheitsorganisation (WHO) sind 167 Kandidaten gelistet, von denen sich 28 in einer der drei klinischen Prüfphasen befinden. Sechs dieser Impfstoffkandidaten werden bereits in der Phase III getestet.

Der Impfstoffkandidat der University of Oxford/Astra-Zeneca
Der Impfstoffkandidat der Firma Sinovac
Der Impfstoffkandidat des Wuhan Institute of Biological Products/Sinopharm
Der Impfstoffkandidat des Beijing Institute of Biological Products/Sinopharm
Der Impfstoffkandidat der Firma Moderna/NIAID
Der Impfstoffkandidat des Konsortiums von BioNTech/Fosun Pharma/Pfizer

»Sputnik V« als erster Coronavirus-Impfstoff zugelassen

»Sputnik V« heißt die Vakzine, die am Dienstag als erster Corona-Impfstoff weltweit zugelassen wurde. Wie ist sie aufgebaut?

Der russische Impfstoff, der zunächst die Bezeichnung »Gam-COVID-Vac Lyo« erhielt, enthält eine nicht replikationsfähige Adenovirus-Variante, also ein nicht vermehrungsfähiges harmloses Schnupfenvirus. Es handelt sich somit um einen Vektorimpfstoff. Dieser Impfstofftyp basiert auf Viren als Träger (»Vektor«), die die Erbinformation für ein Protein des Zielerregers (hier SARS-CoV-2) in den Körper des Geimpften transportieren, wo sie abgelesen werden und das Impfantigen gebildet wird. In das Genom dieser Vektorviren hat man die Erbinformation für das Spike-Protein des neuen Coronavirus eingefügt und sie dann so verändert, dass sie sich nicht mehr vermehren können.

Auch andere Konsortien entwickeln Vektorimpfstoffe auf Basis von menschlichen oder Affen-Adenoviren. Zu den bekanntesten Vertretern gehören der Corona-Impfstoffkandidat Ad26.COV2.S der Firma Johnson & Johnson sowie die Kandidaten Ad5-nCoV von CanSino Biologics und AZD1222 der Kooperation der University of Oxford mit Astra-Zeneca. Mit Letzterem wurde bereits im Juni eine Phase-III-Studie begonnen.

Entwickelt wurde der russische Impfstoff Gam-COVID-Vac Lyo vom staatlichen Gamaleya-Institut für Epidemiologie und Mikrobiologie in Moskau. Er besteht aus zwei Komponenten:

Zum einen eine rAd26-Komponente, die einen rekombinanten Adenovirus-Vektor auf der Basis des menschlichen Adenovirus Typ 26 enthält, in den das SARS-CoV-2- S-Protein-Gen integriert wurde.
Zum anderen eine rAd5-Komponente, die analog einen rekombinanten Adenovirus-Vektor auf der Basis des menschlichen Adenovirus Typ 5 enthält, in den ebenfalls das SARS-CoV-2 S-Protein-Gen integriert wurde.

Die erste Impfkomponente dient als sogenannter »Primer«, der eine erste Immunantwort auslöst, wohingegen die zweite Impfkomponente als »Booster« eingesetzt wird, der die Immunantwort noch verstärken soll.

Zugelassen ist der Impfstoff laut Registrierungsbescheinigung des Gesundheitsministeriums der Russischen Föderation als diese klassische Prime-Boost-Immunisierung. Dabei wird am Tag 1 mit der ersten Komponente geimpft und am Tag 21 mit der zweiten Komponente. Die Besonderheit dieses Regimes besteht darin, dass durch eine Kombination unterschiedlicher Immunogene eine additive oder synergistische Wirkung auf das Immunsystem erzielt werden kann. Eine Prime-Boost-Strategie kann beim Einsatz von bestimmten Impfstoffen, darunter auch viralen Vektoren, sogar zum Teil erforderlich sein, da bereits nach der erstmaligen Anwendung der Vektoren das Immunsystem massiv auf das Trägervirus reagiert und bei einer zweiten Applikation des gleichen Impfantigens die Immunantwort auf den Vektor ebenfalls geboostert wird. Diese könnte dann die Immunantwort gegen das SARS-CoV-2-Protein quasi überdecken.

Die Entwickler des Sputnik-Impfstoffs hätten sehr bewusst auf eine zweistufige Impfung mit zwei unterschiedlichen viralen Vektoren gesetzt, berichtete der stellvertretende Direktor des Zentrums für wissenschaftliche Arbeit des Gamaleya-Zentrums, Denis Logunov, bereits Ende Juli in einem Interview gegenüber dem Internetportal »Meduza«. Der Grund hierfür seien Erfahrungen mit Vektorimpfstoffen gegen das MERS-Coronavirus und das Ebolavirus, die gezeigt hätten, dass eine einmalige Impfung in manchen Bevölkerungsgruppen für einen Immunschutz nicht ausreiche.

Was ist zur Sicherheit und Wirksamkeit des russischen Impfstoffs bereits bekannt? In der Clinical Trials Datenbank beim NIH sind zwei klinische Studien registriert, die unter den Kürzeln NCT04436471 und NCT04437875 zu finden sind. Jeweils 38 Probanden waren in die Studien eingeschlossen.

Vektorviren als Plattform

Bei der Suche nach Pandemie-Impfstoffen gewinnen Plattformtechnologien an Bedeutung. Unter diesen sind Vektorimpfstoffe prominent vertreten. Die Basis bilden harmlose Viren, deren Genom zusätzlich die Bauanleitung für ein Coronavirus-Protein enthält. So wird das Impfantigen von den Zellen des Geimpften selbst produziert. Zwei Kandidaten nach diesem Prinzip sind schon in der klinischen Entwicklung.

Seit vielen Jahren verfolgen Forscher im Rahmen der Weiterentwicklung von Impfstoffkonzepten die Idee, den Körper Impfantigene selbst herstellen zu lassen. Eine dieser Strategien, die jüngst bei einem ersten zugelassenen Impfstoff zum Schutz vor Ebola realisiert wurde, ist das Konzept der Vektorimpfstoffe. Dieses Prinzip wird auch bei der Entwicklung von Impfstoffen gegen SARS-CoV-2 verfolgt.

Bei Vektorimpfstoffen wird das Genmaterial für ein Impfantigen in ein infektionsfähiges, gut bekanntes Trägervirus eingebaut, das dann als Impfstoff injiziert wird. Dieser Vektor dient als eine Art Genfähre, die genetisches Material in die Körperzellen einschleust. Dort wird das zusätzliche Gen für das Impfantigen in dem Vektorvirus abgelesen und in ein virales Protein übersetzt, das dann im Geimpften die Produktion von Antikörpern und spezifischen T-Zellen gegen dieses Antigen provoziert.

Vektorimpfstoffe sind eine klassische Plattformtechnologie: Wenn einmal ein geeignetes Trägervirus etabliert ist, lässt sich auf dieser Basis (Plattform) prinzipiell gegen jeden gewünschten Erreger eine Vakzine entwickeln. Wenn der Impfstoff gegen Ebola gerichtet sein soll, wird dem Vektorvirusgenom ein Ebola-Gen zu-gefügt, bei SARS-CoV-2-Impfstoffen entsprechend ein Gen des Coronavirus.

Wie bei den Ganzvirus-Impfstoffen gibt es auch bei den Vektorimpfstoffen replizierende Vektorviren und nicht replizierende Vektorviren. Dies können RNA-Viren sein, zum Beispiel das Vesikuläre Stomatitis-Virus (VSV) oder das Masernvirus, oder auch DNA-Viren, zum Beispiel das Pockenvirus oder verschiedene Adenoviren. Die Viren können eine Hülle besitzen, wie VSV oder das Pockenvirus, oder unbehüllt sein, zum Beispiel Adenoviren.

Replizierende virale Vektoren

Verschiedene Trägerviren kommen als replizierende virale Vektoren in Frage, darunter das Impfmasernvirus, das Pferdepockenvirus, ein attenuiertes Influenzavirus, VSV und das Schafpockenvirus (Orf-Virus). Ein zugelassener Impfstoff auf Basis dieser Plattform ist der Ebola-Impfstoff VSV-ZEBOV (Ervebo®), in dem das Glykoprotein G des VSV gegen das Ebola-Glykoprotein ausgetauscht wurde.

Eine wichtige Eigenschaft viraler Vektoren ist, dass sie unter anderem gut geeignet sind, virale Hüllproteine korrekt gefaltet und glykosyliert in vivo zu exprimieren, was die Induktion einer effizienten antiviralen Antikörperantwort begünstigt. Für bestimmte umhüllte Viren ist es außerdem möglich, das fremde Glykoprotein in die Membran des viralen Vektors einzubauen. Da die Antigene, deren genetische Information in das Vektorgenom integriert ist, von der infizierten Zelle exprimiert werden, induzieren virale Vektoren auch eine starke CD8⁺-T-Zell-Antwort.

Das Prinzip der Vektorimpfstoffe: Replizierende virale Vektoren sind harmlose Viren wie etwa das Impfmasernvirus, in deren Genom ein Gen von SARS-CoV-2 integriert wurde. In der Regel ist dies das Gen für das Spike-Protein. Im Körper des Geimpften infizieren die Vektorviren Zellen und vermehren sich, wobei sie auch das Spike-Protein von SARS-CoV-2 bilden. In den Antigen-präsentierenden Zellen wird das Protein zerstückelt und Fragmente davon als Antigen den anderen Immunzellen präsentiert, was eine Immunantwort bewirkt. Nicht replizierende Vektoren enthalten ebenfalls ein Coronavirus-Gen, sie können sich aber nicht mehr vermehren. In Körperzellen führen sie zur Bildung des Coronavirus-Proteins, was ebenfalls zu einer Immunantwort führt. / Foto: Stephan Spitzer

Virale Impfvektoren sind in der Regel so konstruiert, dass sie nicht ins Genom der Zielzelle integrieren, um das Risiko einer Insertionsmutagenese ( Bez. für Verfahren, bei denen Mutationen durch die zufällige Insertion eines DNA-Fragmentes innerhalb des Genoms erzeugt werden) zu minimieren. Vielfach wird dadurch das betroffene Gen in seiner Funktion ausgeschaltet. durch die Impfung zu minimieren. Sie vermehren sich nur für eine begrenzte Zeit in der geimpften Person, bis sie durch das Immunsystem kontrolliert und eliminiert werden. Daher werden die Impfantigene nur vorübergehend exprimiert, was jedoch in der Regel ausreicht, um gute Immunreaktionen zu induzieren.

Derzeit listet die Weltgesundheitsorganisation (WHO) 16 Projekte auf, in denen auf Basis replizierender viraler Vektoren Impfstoffe gegen SARS-CoV-2 entwickelt werden. Keiner dieser Impfstoffkandidaten wird bisher klinisch getestet.