Wissenschaftler arbeiten fieberhaft daran, Impfstoffe gegen das neue Coronavirus zu entwickeln, und nun scheinen sich erste Erfolge einzustellen: In den vergangenen Tagen wurden zahlreiche Daten aus ersten klinischen Untersuchungen veröffentlicht. Sie stammen aus Phase-I- und Phase-II-Studien mit vier viel versprechenden Impfstoffkandidaten und zeigen, wie Probanden auf die Impfstoffe reagieren. Die Studien konzentrieren auf die Sicherheit und auf mögliche Nebenwirkungen, nicht auf die Wirksamkeit der Impfung. Die aktuellen Ergebnisse sagen also nichts darüber aus, ob die Impfstoffe auch Krankheiten oder Infektionen mit dem Virus verhindern werden – dazu sind nun groß angelegte Wirksamkeitsstudien erforderlich.

Die ersten Daten deuten aber zumindest darauf hin, dass die Impfstoffe im Großen und Ganzen sicher sind. Zudem gibt es Hinweise darauf, dass sie Immunreaktionen hervorrufen können, die denen von Menschen ähneln, die mit dem Virus infiziert wurden. Damit sind die Ergebnisse in den Augen der Wissenschaftler vielversprechend genug, um die weitere Überprüfung der Impfstoffe in Wirksamkeitsstudien zu rechtfertigen. Dabei injizieren Forscher Freiwilligen entweder einen Impfstoff oder ein Placebo und vergleichen anschließend, wie viele Menschen in diesen Gruppen an Covid-19 erkranken.

»Ich bin wirklich froh, dass es so unterschiedliche Impfstoffstrategien über Phase-I-Studien hinaus geschafft haben«, sagt Shane Crotty vom La Jolla Institute for Immunology in Kalifornien. Doch Wissenschaftler warnen auch davor, die Ergebnisse überzuinterpretieren und die Impfstoffe auf Basis der vorhandenen Daten miteinander zu vergleichen. Am Ende werden solche Vergleiche zwar der Schlüssel dazu sein, um zu verstehen, wie die Impfstoffe wirken oder warum sie versagen. Und auch dabei, andere Impfstoffe in frühen Entwicklungsstadien zu beurteilen und neue Impfstoffe zu entwerfen, werden die Daten helfen. Doch all dies ist aktuell noch nicht möglich, da eine zentrale Information fehlt: Forscher wissen noch nicht, wie genau die Immunreaktionen aussehen, die vor Covid-19 schützen. Vermutlich gibt es verschiedene Wege, eine Infektion abzuwehren. Zudem sind Messungen von Immunmarkern aus verschiedenen Laboren schwer untereinander zu vergleichen. »Wir befinden uns in einem sehr frühen Stadium, die Erkenntnisse sind vorläufig; man kann noch nicht sagen, welcher Ansatz besser ist, weil wir es einfach nicht wissen«, sagt Rafi Ahmed, Immunologe an der Emory University in Atlanta, Georgia.

Bekannte Nebenwirkungen

Alle vier Hersteller haben angegeben, dass ihre Impfstoffe eine Immunreaktion auslösen, die weitgehend mit der Immunantwort von Menschen vergleichbar ist, die sich bereits von Covid-19 erholt haben. Wie bei anderen Impfstoffen auch, klagten manche der Studienteilnehmer über Nebenwirkungen wie Muskelschmerzen, Fieber und Kopfschmerzen. Nur bei wenigen traten ernsthaftere Komplikationen auf. »Die meisten dieser Stoffe sehen recht sicher aus«, sagt Crotty.

Zwei Teams, die Impfstoffe auf der Basis viraler Vektoren entwickeln – eines an der University of Oxford, Großbritannien, in Zusammenarbeit mit dem Pharmaunternehmen AstraZeneca, und eines, das sich aus Forschern von CanSino Biologics in Tianjin, China, zusammensetzt – veröffentlichten ihre Ergebnisse am 20. Juli 2020 im Fachmagazin »The Lancet«. »Der Impfstoff löst die Art von Immunreaktionen aus, von denen wir glauben, dass sie einen Schutz gegen das Coronavirus bewirken«, erklärte die Impfstoffexpertin Sarah Gilbert, die an der Leitung des Oxford-Teams beteiligt ist, im Rahmen einer Pressekonferenz. Der Impfstoff der Arbeitsgruppe nutzt ein Virus, das Erkältungen bei Schimpansen hervorruft. Die Forscher veränderten es genetisch, so dass es sich im menschlichen Körper nicht vervielfältigen kann und zudem ein Spike-Protein auf seiner Oberfläche besitzt, welches das Cornavirus nutzt, um menschliche Zellen zu infizieren. Der Impfstoff von CanSino beruht auf einem ähnlich modifizierten, menschlichen Virus.

Impfstoff auf RNA-Basis aus Deutschland

Das deutsche Biotechnologie-Unternehmen BioNTech in Mainz entwickelt zusammen mit dem Arzneimittelhersteller Pfizer einen Impfstoff auf RNA-Basis. Am 20. Juli veröffentlichte das Team detaillierte Immundaten von Personen, die einen Impfstoff erhalten hatten, der die Bauanleitung jenes Teils des Spike-Proteins von Sars-CoV-2 enthielt, mit dem das Virus an Rezeptoren von Zellen bindet. Die Bekanntgabe der Ergebnisse folgte, kurz nachdem das Biotech-Unternehmen Moderna aus Cambridge am 14. Juli Versuchsdaten zu einem konkurrierenden RNA-Impfstoff veröffentlicht hatte, den es zusammen mit dem US National Institute of Allergy and Infectious Diseases (NIAID) in Maryland entwickelt hatte. Dieser Impfstoff enthält die Anleitung für das gesamte Spike-Protein.

Impfstoffe konfrontieren das Immunsystem mit Komponenten eines Virus – im Fall fast aller Covid-19-Impfstoffe mit dem Coronavirus-Spike-Protein. Die Hoffnung die dahintersteckt: dem Immunsystem beizubringen, wie es auf künftige, echte Infektionen mit dem Erreger reagieren soll. In den Studien untersuchten Forscher zwei große Arten von Immunreaktionen: die Produktion von Antikörpermolekülen, die Viruspartikel erkennen und in einigen Fällen inaktivieren können, und die Herstellung von T-Zellen, die infizierte Zellen töten und andere Immunreaktionen, einschließlich der Antikörperproduktion, fördern.

Bislang fokussierten Wissenschaftler sich vor allem auf neutralisierende Antikörper, die Viruspartikel so verändern können, dass sie nicht infektiös sind. Die meisten Studienteilnehmer produzierten solche Antikörper in ähnlichen Konzentrationen wie Menschen, die sich von Covid-19 erholt haben. Diese Konzentrationen können mitunter allerdings stark schwanken. Zudem könnte mehr als eine Dosis nötig sein, um diese Reaktion zu erzielen. Das glaubt etwa Peter Hotez, Impfstoffexperte am Baylor College of Medicine in Houston, Texas: »Ich denke, dass für viele dieser Impfstoffe zwei Dosen erforderlich sein werden, um ausreichend virusneutralisierende Antikörper zu erzeugen.«

T-Zellen spielen eine wichtige Rolle

T-Zell-Reaktionen haben von Impfstoffentwicklern weniger Aufmerksamkeit erhalten. Das liegt zum Teil daran, dass sie schwieriger zu messen sind, zumal die Zahl der Studienteilnehmer in die Tausende geht. Doch neue Daten deuten darauf hin, dass T-Zellen eine wichtige Rolle dabei spielen könnten, das Coronavirus unter Kontrolle zu bekommen, sagt Crotty.

Im Rahmen vieler Impfstoffstudien stießen die Forscher bei den Teilnehmern auf unterschiedlich starke T-Zell-Reaktionen. Crotty und sein Team entdeckten CD4-T-Zellen, die Spikes erkennen und die Antikörperproduktion unterstützen, bei zehn von zehn untersuchten Probanden, die bereits eine Infektion mit dem neuen Coronavirus durchgemacht hatten. Sieben Teilnehmer wiesen zudem auch CD8-T-Zellen auf, die virusinfizierte Zellen abtöten.

Wenn ein Impfstoff eine Kombination aus neutralisierenden Antikörpern und beiden Arten von T-Zellen hervorruft, könnte dies ein gutes Zeichen sein, dass er vor einer Erkrankung bewahrt, sagt Crotty. Aber das ist nur eine Vermutung. »Wir wissen noch nicht, was für eine Immunität am wichtigsten ist«, sagt er. »Es ist auf jeden Fall plausibel, dass es mehr als einen Weg gibt, sich vor diesem Virus zu schützen«, sagt er.

»Wir wissen noch nicht, was für eine Immunität am wichtigsten ist«Shane Crotty

Welche Immunreaktion genau vor Covid-19 schützt, wird sich erst zeigen, wenn erste Ergebnisse aus den Wirksamkeitsstudien vorliegen. Der Impfstoff aus Oxford wird in Großbritannien, Brasilien und Südafrika auf seine Wirksamkeit getestet; mit dem Moderna-NIAID-Impfstoff soll noch im Sommer in den Vereinigten Staaten eine Phase-III-Studie beginnen.

Vergleichen und gegeneinander stellen

Solche Daten könnten die Interpretation von Studienergebnissen im Frühstadium erleichtern. Doch die Tests, die Forscher zur Messung von neutralisierenden Antikörper- und T-Zell-Reaktionen verwenden, machen Vergleiche gleichzeitig auch schwierig. Derselbe Test kann sehr unterschiedliche Ergebnisse liefern, wenn er in verschiedenen Laboren oder sogar an verschiedenen Tagen durchgeführt wird.

»Es ist schwierig für uns, unsere Impfstoffergebnisse mit denen anderer zu vergleichen«, sagte Adrian Hill vom Team der Oxford-Studie. »Es wäre begrüßenswert, wenn verschiedene Impfstoffe im selben Labor von denselben Menschen getestet würden.« Eine Initiative der US-Regierung, welche die Entwicklung von Covid-19-Impfstoffen fördern soll – auch bekannt als Operation Warp Speed – soll solche Vergleiche anstellen, so Hotez. Die Weltgesundheitsorganisation und die Coalition for Epidemic Preparedness Innovations in Oslo, die neun Impfstoffstudien mitfinanziert, haben ebenfalls Pläne zur Unterstützung dieser Arbeit angekündigt.

»Der Wetteinsatz war noch nie so hoch«, sagt Daniel Altmann, Immunologe am Imperial College London. »Wir brauchen die Impfung so dringend.« Altmann glaubt, dass die meisten der Impfstoffe, die gerade in der Entwicklung sind, ihren Zweck am Ende erfüllen werden. Doch er befürchtet, dass wir eine andere Sache übersehen: die große Herausforderung, die es darstellen wird, die ganze Welt mit einem Impfstoff zu versorgen. Aus seiner Sicht sollten jetzt jene Kandidaten identifiziert werden, die von Unternehmen entwickelt werden, die zu einer solchen Massenproduktion in der Lage sind. Das könne von unzähligen Faktoren abhängen, von der Beschaffung von Glasfläschchen bis hin zur Aufrechterhaltung temperaturkontrollierter Lieferketten. »Das ist wie die Organisation einer Mondlandung oder einer Weltkriegsinvasion. Welche Kandidaten wir auch immer auswählen, wir wollen, dass es diejenigen sind, die das am besten umsetzen können.«