Während die Entwicklung von Coronavirus-Impfstoffen voranschreitet, sammeln Wissenschaftler erste Hinweise darauf, wie gut verschiedene Impfstoffe wahrscheinlich funktionieren. Bislang ist das Bild unscharf.

Am 18. Mai enthüllte die US-amerikanische Biotech-Firma Moderna die ersten Daten aus einer Studie am Menschen: Ihr Covid-19-Impfstoff löste bei Menschen eine Immunantwort aus und schützte Mäuse vor Lungeninfektionen mit dem Coronavirus Sars-CoV-2. Die Ergebnisse – die das Unternehmen mit Sitz in Cambridge, Massachusetts, in einer Pressemitteilung bekannt gab – wurden weithin als positiv interpretiert und ließen die Aktienkurse in die Höhe schnellen. Einige Wissenschaftler sagen jedoch, dass ihnen, da die Daten nicht veröffentlicht wurden, die Details fehlen, die für eine ordnungsgemäße Bewertung dieser Behauptungen erforderlich sind.

Tests anderer schnell wirksamer Impfstoffe zeigen, dass sie Infektionen in den Lungen von Affen, die Sars-CoV-2 ausgesetzt waren, verhindert haben – aber nicht in einigen anderen Körperregionen. Einer – ein Impfstoff, der an der Universität Oxford, Großbritannien, entwickelt wird und sich ebenfalls in Humanversuchen befindet – schützte sechs Affen vor einer Lungenentzündung, aber die Nasen der Tiere enthielten genauso viel Virusmaterial wie die von nicht geimpften Affen, berichteten Forscher kürzlich in einem bioRxiv-Preprint. Eine chinesische Gruppe erklärte diesen Monat über ähnliche Vorbehalte gegenüber den ersten Tierversuchen mit ihrem eigenen Impfstoff.

Trotz der Unsicherheiten treiben alle drei Teams die klinischen Studien voran. Diese frühen Studien an Menschen dienen hauptsächlich dazu, die Sicherheit zu testen. Größere klinische Studien, mit denen festgestellt werden soll, ob die Impfstoffe Menschen tatsächlich vor Covid-19 schützen können, könnten jedoch in den nächsten Monaten erscheinen.

Dennoch bieten die frühen Daten zusammen Hinweise darauf, wie Coronavirus-Impfstoffe eine starke Immunantwort hervorrufen könnten. Wissenschaftler sagen, dass Tierdaten für das Verständnis der Wirkungsweise von Coronavirus-Impfstoffen von entscheidender Bedeutung sein werden, so dass die vielversprechendsten Kandidaten schnell identifiziert und dann verbessert werden können.

»Wir könnten Impfstoffe in der Klinik haben, die bei Menschen innerhalb von 12 oder 18 Monaten nützlich sind«, sagt Dave O'Connor, Virologe an der Universität von Wisconsin-Madison. »Aber wir müssen sie noch verbessern, um Impfstoffe der zweiten und dritten Generation zu entwickeln.«

Leicht zu entwickeln: Impfstoffe auf RNA-Basis

Moderna entwickelt seinen Impfstoff mit dem US National Institute of Allergy and Infectious Diseases (NIAID) in Bethesda, Maryland. Bereits im März hat man mit Sicherheitstests am Menschen begonnen. Der Impfstoff besteht aus Boten-RNA-Anweisungen für den Aufbau des Spike-Proteins des Coronavirus; er veranlasst die menschlichen Zellen, das fremde Protein auszuschütten und das Immunsystem zu alarmieren. Obwohl solche Impfstoffe auf RNA-Basis leicht zu entwickeln sind, wurde bisher noch kein solcher Impfstoff zugelassen.

»Wenn man das Niveau von Menschen erreicht, die erkrankt sind, sollte das ausreichen«
Tal Zaks, Chief Medical Officer von Moderna

In seiner Pressemitteilung berichtete das Unternehmen, dass 45 Studienteilnehmer, die eine oder zwei Dosen des Impfstoffs erhielten, eine starke Immunantwort gegen das Virus entwickelten. Die Forscher maßen bei 25 Teilnehmern Antikörper, die Viren erkannten, und stellten Werte fest, die denen im Blut von Personen, die sich von Covid-19 erholt hatten, entsprachen oder höher waren.

Tal Zaks, Chief Medical Officer von Moderna, sagte in einer Präsentation vor Investoren, dass diese Antikörperspiegel ein gutes Zeichen für den Impfstoff seien, der eine Infektion verhindert. »Wenn man das Niveau von Menschen erreicht, die erkrankt sind, sollte das ausreichen.«

Aber es ist überhaupt nicht klar, ob die Antworten ausreichen, um die Menschen vor einer Infektion zu schützen, da Moderna seine Daten nicht weitergegeben hat, sagt Peter Hotez, der am Baylor College of Medicine in Houston, Texas, an Impfstoffen forscht. »Ich bin nicht davon überzeugt, dass dies wirklich ein positives Ergebnis ist«, sagt Hotez. Er verweist auf einen Vorabdruck von bioRxiv vom 15. Mai, in dem festgestellt wurde, dass die meisten Menschen, die sich von Covid-19 ohne Krankenhausaufenthalt erholt haben, keine hohen Konzentrationen an »neutralisierenden Antikörpern« produzieren, die das Virus daran hindern, Zellen zu infizieren. Moderna hat diese potenten Antikörper bei acht Studienteilnehmern gemessen und festgestellt, dass ihre Werte ähnlich hoch sind wie bei genesenen Patienten.

Hotez zweifelt auch an den ersten Ergebnissen des Oxford-Teams, das herausfand, dass Affen nach der Verabreichung einer Dosis des Impfstoffs bescheidene Mengen an neutralisierenden Antikörpern produzierten (dasselbe Regime, das in Humanstudien getestet wird). »Es sieht so aus, als müssten diese Zahlen wesentlich höher sein, um Schutz zu bieten«, sagt Hotez. Der Impfstoff wird aus einem Schimpansen-Zee-Virus hergestellt, das genetisch so verändert wurde, dass es ein Coronavirus-Protein produziert.

Hotez sagt, dass der Impfstoff, der von Sinovac Biotech in Peking entwickelt wird, bei Makakenaffen, die drei Dosen erhielten, eine vielversprechendere Antikörperreaktion hervorgerufen zu haben scheint, wie in einem Artikel in »Science« vom 5. Mai berichtet wurde. Dieser Impfstoff wird aus chemisch inaktivierten Sars-CoV-2-Partikeln hergestellt.

Niemand kennt bisher die genaue Art der Immunreaktion, die Menschen vor Covid-19 schützt, und die Mengen an neutralisierenden Antikörpern, die von den Affen in der Oxford-Studie gebildet wurden, könnten ausreichen, um Menschen vor Infektionen zu schützen, sagt Michael Diamond, ein Virus-Immunologe an der Washington University in St. Louis, Missouri, der Mitglied des wissenschaftlichen Beirats von Moderna ist. Wenn nicht, würde wahrscheinlich eine zweite Injektion die Werte erhöhen. »Was wir nicht wissen, ist, wie lange sie anhalten werden«, fügt er hinzu.

»Es besteht weiter die Möglichkeit, dass geimpfte Menschen das Virus immer noch verbreiten könnten«
Douglas Reed, Aerobiologe der Universität Pittsburgh

Noch mehr Fragen schweben über Experimenten, die zeigen, dass Impfstoffe Tiere vor Infektionen schützen können. Moderna sagte, ihr Impfstoff habe die Vermehrung des Virus in den Lungen von Mäusen gestoppt. Die Nagetiere seien mit einer Version des Virus infiziert worden, die genetisch so verändert sei, dass sie Mäusezellen angreifen könne, die normalerweise nicht für Sars-CoV-2 empfänglich sind, so Zaks' Darstellung. Aber die Mutation wirkt sich auf das Protein aus, mit dem die meisten Impfstoffe, auch die von Moderna, das Immunsystem stimulieren; dies könnte die Reaktion der Tiere auf die Infektion verändern.

Die Oxford-Affen erhielten eine hohe Dosis des Virus, nachdem sie den Impfstoff erhalten hatten, sagt Sarah Gilbert, eine Impfstoffwissenschaftlerin aus Oxford, die die Studie zusammen mit Vincent Munster, einem Virologen in den Labors des NIAID in Hamilton, Montana, leitete. Dies könnte erklären, warum die geimpften Tiere genauso viel genetisches Material von Sars-CoV-2 in der Nase hatten wie die Kontrolltiere, obwohl die geimpften Affen keine Anzeichen einer Lungenentzündung entwickelten. Die Verabreichung hoher Dosen stellt sicher, dass die Tiere mit dem Virus infiziert werden, aber es könnte sein, dass sich natürliche Infektionen nicht replizieren. In der Oxford-Studie haben die Forscher nicht gemessen, ob das Virus noch infektiös war, sagt Diamond. Das genetische Material könnte zum einen eher Viruspartikel darstellen, die durch die Immunreaktion der Affen inaktiviert wurden. Zum anderen könnte es sich dabei um jene Viren handeln, welche die Forscher verabreicht haben. Also nicht um eine andauernde Infektion.

Dennoch besteht nach dem Ergebnis die Möglichkeit, dass geimpfte Menschen das Virus immer noch verbreiten könnten, sagt Douglas Reed, Aerobiologe am Zentrum für Impfstoffforschung der Universität Pittsburgh in Pennsylvania. »Im Idealfall wollen Sie einen Impfstoff, der vor Krankheiten und vor der Übertragung schützt«, sagt er.

Geimpfte Affen erkrankten nach Impfung nicht schlimmer

Obwohl die Beurteilung der potenziellen Wirksamkeit eines Impfstoffs schwierig ist, sind die neuesten Daten zur Sicherheit nach Ansicht der Forscher klarer. Der Moderna-Impfstoff verursachte bei den Studienteilnehmern nur wenige schwere und keine dauerhaften Gesundheitsprobleme. Die geimpften Oxford- und Sinovac-Affen entwickelten nach der Infektion keine verschlimmerte Krankheit – eine wichtige Beobachtung, da ein inaktivierter Impfstoff gegen das verwandte Coronavirus, das Sars (schweres akutes respiratorisches Syndrom) verursacht, bei Makaken Anzeichen dafür gab.

Keine der Daten sollte die Entwickler davon abhalten, Versuche am Menschen durchzuführen, um festzustellen, ob die Impfstoffe wirken, sagt Stanley Perlman, Virologe an der University of Iowa in Iowa City.

Moderna wird demnächst eine Phase-II-Studie mit 600 Teilnehmern beginnen. Die Biotech-Firma hofft, im Juli mit einer größeren Phase-III-Wirksamkeitsstudie beginnen zu können, um zu prüfen, ob der Impfstoff Krankheiten bei Hochrisikogruppen wie Mitarbeitern des Gesundheitswesens und Menschen mit zu Grunde liegenden medizinischen Problemen verhindern kann. Zaks sagte, dass weitere Tierversuche, darunter einige an Affen, laufen und dass noch nicht klar sei, mit welchem Tier sich am besten vorhersagen lasse, ob und wie der Impfstoff wirkt.

Das Oxford-Team hat bereits mehr als 1 000 Menschen in seine britische Studie aufgenommen. Einige Freiwillige haben ein Scheinmedikament (Placebo) erhalten, so dass die Studien in den kommenden Monaten feststellen könnten, ob der Impfstoff beim Menschen wirkt. Der Mangel an Sicherheitsproblemen in der Affenstudie des Teams sei beruhigend, sagt Gilbert.

»Wir brauchen eigentlich keine weiteren Daten aus Tierversuchen, um weitermachen zu können«, sagt sie. »Wenn wir die Wirksamkeit am Menschen erreichen, haben wir die Wirksamkeit am Menschen, und darauf kommt es an.«