Das Coronavirus SARS-CoV-2 kann die Erkrankung COVID-19 auslösen. Es wurde erstmals im Dezember 2019 in China festgestellt und hat sich seitdem weltweit verbreitet. Krankheitssymptome und -verlauf sind von Mensch zu Mensch sehr unterschiedlich: Es gibt Betroffene, die gar keine Symptome  oder nur schwach ausgeprägte Beschwerden haben. Dazu zählen vor allem Fieber, Husten, Schnupfen und eine Störung des Geruchs- und/oder Geschmackssinns. Bei manchen Menschen können sich diese Symptome verschlimmern und in einer schweren Lungenentzündung oder Lungenversagen münden. Seit Dezember 2020 sind in Deutschland Impfstoffe gegen COVID-19 im Einsatz. 

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Welche Impfstoffe werden in Deutschland aktuell eingesetzt? Button: Infokorb-Ablage In den Infokorb legen

Derzeit werden in Deutschland folgende Impfstoffe gegen COVID-19 eingesetzt:

mRNA-Impfstoffe:

  • Comirnaty® der Firmen BioNTech/Pfizer
  • Spikevax (früher "COVID-19 Vaccine Moderna") der Firma Moderna 

Vektor-Impfstoffe:

  • Vaxzevria (früher: "COVID-19 Vaccine AstraZeneca") der Firma AstraZeneca Life Science (in Zusammenarbeit mit der Oxford University)
  • COVID-19 Vaccine Janssen der Firma Janssen-Cilag, einer Tochterfirma von Johnson & Johnson. 

Wie funktionieren die Impfstoffe? Button: Infokorb-Ablage In den Infokorb legen

Alle Schutzimpfungen gegen das SARS-CoV-2-Virus haben zum Ziel, das Immunsystem auf eine Begegnung mit dem Virus vorzubereiten. So kann der Körper im Fall einer richtigen Infektion sofort mit einer starken Immunantwort reagieren, die das Virus unschädlich macht. Damit soll die Erkrankung – oder zumindest ein schwerer Verlauf – verhindert werden. 

Wie funktioniert das genau? Durch Impfungen soll das menschliche Abwehrsystem das Spike-Protein ("Stachel-Protein") – ein Eiweiß auf der Oberfläche des SARS-CoV2-Virus – kennenlernen und gezielt Abwehrstoffe, wie Antikörper und spezielle Abwehrzellen, dagegen bilden. Kommt es dann zu einem Kontakt mit dem echten SARS-CoV-2-Virus, erkennt das Immunsystem es sofort an seinem Spike-Protein und bildet schnell die entsprechenden Abwehrstoffe.

Das Spike-Protein ist ein Antigen: So werden Merkmale von Krankheitserregern genannt, die das menschliche Immunsystem als fremd erkennt.
 

Wie lernt der Körper das Spike-Protein kennen? Button: Infokorb-Ablage In den Infokorb legen

Impfstoffhersteller nutzen verschiedene Techniken, um Antigene in den Körper zu bringen: Eine Möglichkeit ist es, den Krankheitserreger lebend, aber stark abgeschwächt zu verabreichen. Eine solche Lebendimpfung wird zum Beispiel gegen Masern genutzt. Bei Totimpfstoffen, wie etwa den Grippe-Impfstoffen, verwendet man abgetötete Erreger oder künstlich hergestellte Teile davon.
 
Für die in Deutschland zugelassenen Impfstoffe gegen die COVID-19-Erkrankung und die, die sich derzeit im Zulassungsverfahren befinden, wird eine dritte Impfstoffvariante verwendet: die genbasierten Impfstoffe. Hier werden keine Erreger oder ihre Bestandteile eingesetzt, sondern bestimmte Abschnitte ihrer genetischen Information. Diese enthalten den Bauplan für das Spike-Protein. Mit diesem Plan können die körpereigenen Zellen ausschließlich das Spike Protein, nicht das vollständige Virus, nach der Impfung vorübergehend selbst herstellen und dem Immunsystem präsentieren. Der Bauplan ist für den Körper nicht gefährlich und wird nach der Impfung wieder vollständig abgebaut. 

Um die Erbinformation in den Körper zu bringen, nutzen die COVID-19-Impfstoffe aber unterschiedliche Ansätze: Bei Comirnaty (BioNTech/Pfizer) und dem Impfstoff Spikevax der Firma Moderna wird das Prinzip der Boten-(Messenger-)RNA genutzt, bei dem Impfstoff von AstraZeneca handelt es sich um einen vektorbasierten Ansatz.

Was sind mRNA-Impfstoffe? Button: Infokorb-Ablage In den Infokorb legen

Die Abkürzung mRNA steht für messenger ribonucleic acid – zu Deutsch auch Boten-RNA. Die Körperzellen nutzen mRNA als Bauplan, um Eiweiße herzustellen. Diesen Mechanismus macht sich der Impfstoff zunutze: Der Bauplan für das Spike-Protein wurde dem Virus entnommen und in eine künstliche mRNA eingebaut. Damit der Impfstoff in die Körperzellen gelangt, sind die mRNA-Stückchen in winzige Fettpartikel (Lipidnanopartikel) eingehüllt. In den Zellen wird die mRNA freigesetzt. Die Zellen lesen den Bauplan für das Spike-Protein aus und stellen das Viruseiweiß dann für eine kurze Zeit selbst her.

Die mRNA wird dann von zelleigenen Eiweißen (Enzymen) abgebaut. Sie kann sich nicht in das menschliche Erbgut (DNA) oder die Körperzellen einlagern. Zudem gelangt der Impfstoff nicht in den gesamten Körper, sondern nur in die Muskelzellen rund um die Einstichstelle und in einige Immunzellen. 

Die Impfstoffe der Firmen BioNTech/Pfizer und Moderna nutzen mRNA, um den Bauplan für das Spike-Protein im Körper zu transportieren. Der entscheidende Vorteil der mRNA-Impfstoffe ist ihr einfacher Aufbau. Dadurch ist die schnelle Herstellung großer Mengen an Impfdosen möglich. 

Wie funktionieren mRNA-Impfstoffe gegen COVID-19? Button: Infokorb-Ablage In den Infokorb legen

  • Das SARS-CoV2-Virus enthält genetisches Material. Darin befindet sich u.a. der Bauplan für das Spike-Protein. Für den Impfstoff wird dem Virus dieser Bauplan entnommen.
  • Der Bauplan für das Spike-Protein wird in einen mRNA-Impfstoff eingebaut. mRNA bedeutet: messenger ribonucleic acid. Die mRNA wird in sehr kleine Fetttröpfchen (Lipidpartikel) verpackt, damit sie in die Körperzellen eintreten kann.
  • Gelangt die mRNA in die Zellen, wird dort der Bauplan für das Spike-Protein gelesen. Für kurze Zeit stellen die Körperzellen die Spike-Proteine selbst her. Dieses wird dem Immunsystem präsentiert, sodass es Abwehrstoffe bilden kann. Bei einer Infektion mit dem SARS-CoV2-Virus ist dem Immunsystem das Spike-Protein bekannt und die Abwehrstoffe legen los.

Was sind Vektor-Impfstoffe? Button: Infokorb-Ablage In den Infokorb legen

Der zweite Ansatz für eine genbasierte Impfung beruht auf den sogenannten Vektoren. Dabei handelt es sich um harmlose Viren, die als Transportmittel (Vektoren) für den Bauplan des Spike-Proteins genutzt werden. Nach der Impfung dringt das Vektorvirus in die Körperzellen ein und gibt den Bauplan frei. Dieser wird – wie bei den mRNA-Impfstoffen – abgelesen und die menschlichen Zellen stellen für eine kurze Zeit die Virusbestandteile selbst her. Vektorviren vermehren sich gar nicht oder nur für eine begrenzte Zeit im Körper der geimpften Person. In beiden Fällen werden die Vektorviren mitsamt der genetischen Information vom Immunsystem erkannt und beseitigt. Auch hier können die Virus-Gene nicht in das menschliche Erbgut eingebaut werden. 

Der Impfstoff der Firma AstraZeneca Life Science (entwickelt in Zusammenarbeit mit der Oxford University) enthält ein Vektorvirus, das sich nicht vermehren kann, und die genetische Information für das Spike-Protein trägt. 

Impfstoffe mit Vektorviren gibt es noch nicht so lange. Beispiele sind die Impfstoffe gegen das Ebola-Virus oder gegen den Erreger des Denguefiebers.

Wie funktionieren Vektor-Impfstoffe gegen COVID-19? Button: Infokorb-Ablage In den Infokorb legen

  • Das SARS-CoV2-Virus enthält genetisches Material. Darin befindet sich u.a. der Bauplan für das Spike-Protein. Für den Impfstoff wird dem Virus dieser Bauplan entnommen.
  • Der Bauplan für das Spike-Protein wird in ein harmloses Virus eingebaut. Dieses dient als Transportmittel.
  • Nach der Impfung dringt der Vektor in die Körperzelle ein. Der Bauplan wird freigesetzt und die Zelle beginnt, für kurze Zeit Spike-Protein herzustellen. Dieses wird dem Immunsystem präsentiert, sodass es Abwehrstoffe bilden kann. Bei einer Infektion mit dem SARS-CoV2-Virus ist dem Immunsystem das Spike-Protein bekannt und die Abwehrstoffe legen los.

Enthalten COVID-19-Impfstoffe Quecksilber? Button: Infokorb-Ablage In den Infokorb legen

In den in Deutschland zugelassenen Impfstoffen gegen COVID-19 ist kein Quecksilber enthalten. Früher wurde tatsächlich ein Konservierungsstoff, der Quecksilber enthält (Thiomersal), bei verschiedenen Impfstoffen verwendet. Laut Paul-Ehrlich-Institut können heutzutage lediglich inaktivierte Influenza-Impfstoffe in Mehrdosenbehältnissen, die im Fall einer Influenza-Pandemie (Grippe-Pandemie) eingesetzt würden, Thiomersal enthalten.

Alle Inhaltstoffe der COVID-19-Impfstoffe sind in den jeweiligen Produktinformationen der Europäischen Medizin Agentur (EMA) aufgeführt (die Links führen zum jeweiligen PDF):
> Zur Produktinformation Comirnaty (BionTech/Pfizer)
> Zur Produktinformation Spikevax (Moderna)
> Zur Produktinformation Vaxzevria (AstaZeneca)
> Zur Produktinformation Janssen

Warum konnten die Impfstoffe so schnell entwickelt werden? Button: Infokorb-Ablage In den Infokorb legen

Wie jedes Arzneimittel, das in der EU zugelassen wird, müssen auch die Impfstoffe gegen COVID-19 ein bestimmtes Verfahren erfolgreich durchlaufen. Darin werden die Impfstoffkandidaten sorgfältig auf Sicherheit, Verträglichkeit und Wirksamkeit geprüft. Diesen Prozess haben auch die vor Kurzem zugelassenen COVID-19-Impfstoffe durchlaufen.

Mehr über die Phasen der Impfstoffentwicklung erfahren

In der Regel dauert die Zeit von den ersten klinischen Versuchen bis zur Zulassung viele Jahre. Wie konnten die Impfstoffe gegen COVID-19 nun so schnell entwickelt und zugelassen werden? Zunächst einmal kamen Experten und Expertinnen schon recht früh zu der Einschätzung, dass zur Eindämmung der Coronapandemie mindestens ein wirksamer Impfstoff notwendig ist. Um die Entwicklung eines solchen Impfstoffs zu beschleunigen, waren verschiedene Kriterien entscheidend:

  • Vorkenntnisse: Die Impfstoffhersteller konnten auf frühere Arbeiten von Wissenschaftlern zurückgreifen, die zu Coronaviren und der Entwicklung von Impfstoffen geforscht haben, beispielsweise zu den SARS-Coronaviren von 2003. 
  • Beratung: Die Arzneimittelbehörden standen den Herstellern schon bei der Entwicklung der Impfstoffe beratend zur Seite. Durch den engen Austausch konnten diese die behördlichen Vorgaben besser berücksichtigen. So wurden beim späteren Antrag auf Zulassung Verzögerungen vermieden.
  • Rolling-Review-Verfahren: Normalerweise durchläuft ein Impfstoff die verschiedenen Phasen des Entwicklungsprozesses nacheinander und muss danach warten, bis die Arzneimittelbehörde die Studienergebnisse für den Antrag auf Zulassung geprüft hat. Um an dieser Stelle Zeit zu sparen, hat die Europäische Arzneimittelbehörde eine Task Force eingesetzt. Bei dieser konnten die Impfstoffhersteller – noch während der Phase-III-Studien – Ergebnisse zur Vorabbewertung einreichen. So bekamen die Hersteller Gelegenheit, offene Fragen schon früh zu beantworten. Für die abschließende Zulassung waren die vollständig ausgewerteten Studienergebnisse nachzureichen.
  • Kombination von Studien verschiedener Phasen: Studien, die sonst oftmals nacheinander stattfinden, werden kombiniert, beispielsweise die Studie der Phase I mit Phase II. Das kann Zeit einsparen, indem etwa für beide Studien zusammen nach Teilnehmenden gesucht wird.

Welche Impfstoffe befinden sich noch in der Entwicklung? Button: Infokorb-Ablage In den Infokorb legen

Weitere Impfstoffe befinden sich in der letzten Phase (Phase 3) der klinischen Studien. Die Hersteller haben bereits einen Teil ihrer Studienergebnisse zur Beurteilung an die Arzneimittelbehörde übermittelt.

Laut der Weltgesundheitsorganisation (WHO) befassen sich weltweit insgesamt über 200 Forschungsprojekte mit der Entwicklung von Impfstoffen gegen COVID-19 (Stand 01.02.2021). Der Großteil dieser Impfstoffe befindet sich noch in der frühen Entwicklungsphase. Einige werden aber auch bereits in Studien geprüft. Die Wirkmechanismen der Impfstoffkandidaten sind unterschiedlich. Manche basieren auf mRNA-Technologie, andere sind vektorbasierte Impfstoffe oder Impfstoffe mit inaktiviertem Virus (Totimpfstoffe). Wie diese Verfahren funktionieren, erfahren Sie hier.

Quellen Hinweis: Diese Gesundheitsinformationen können das Gespräch mit dem Arzt oder der Ärztin nicht ersetzen. Interessenkonflikte