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Impfstoffentwicklung gegen Corona Deutsche Forscher im Rennen um Corona-Impfung

Autor: Christian Lüttmann

Momentan sind Veranstaltungsabsagen und Hygieneregeln die einzigen wirksamen Mittel gegen das Coronavirus. Doch auf der ganzen Welt arbeiten Forscher daran, einen Impfstoff gegen SARS-CoV-2 zu entwickeln. Welche aussichtsreichen Kandidaten aus deutschen Laboren stammen und ab wann mit einem ersten Impfstoff zu rechnen ist, zeigt dieser Beitrag.

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Bei der Suche nach einem Impfstoff gegen das neue Coronavirus setzen Forscher auf bereits bekannte Wirkstoffe, um Zeit zu gewinnen (Symbolbild).
Bei der Suche nach einem Impfstoff gegen das neue Coronavirus setzen Forscher auf bereits bekannte Wirkstoffe, um Zeit zu gewinnen (Symbolbild).
(Bild: ©Wolfilser - stock.adobe.com)

Würzburg – Aktuell steigen die Fallzahlen von SARS-CoV-2-Erkrankten in vielen Teilen der Welt stark an. Eine Impfung gegen das neuartige Coronavirus, das seit Dezember 2019 bekannt ist, gibt es noch nicht. Doch zahlreiche Forscher arbeiten daran, schnell einen wirksamen Impfstoff zu entwickeln.

Im Normalfall nimmt dies viele Jahre in Anspruch. Von der Idee für einen neuen Impfwirkstoff über das Auffinden von geeigneten Substanzen bis hin zum zugelassenen Medikament vergehen meist 15 Jahre. So dauert allein das Auffinden von potenziell wirksamen Antigenen oft mehrere Jahre. Und selbst, wenn ein möglicher Wirkstoff bereits identifiziert ist, muss dieser in einer mehrphasigen klinischen Studie nicht nur auf Wirksamkeit, sondern vor allem auf Nebenwirkungen getestet werden. Üblicherweise geschieht dies in drei Phasen und über einen Zeitraum von vier bis sieben Jahren [1-2]:

  • Phase I: Sicherheit und Verträglichkeit
    ca. 20 bis 100 Probanden
    ca. 1,5 Jahre
  • Phase II: Dosis und Immunogenität/Wirksamkeit
    ca. 100 bis 500 Probanden
    ca. bis zu 2 Jahre
  • Phase III: Wirksamkeit und Sicherheit
    ca. 100 bis 5000 Probanden
    ca. bis zu 3 Jahre
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Schneller zum Corona-Impfstoff

Bei der aktuellen Corona-Pandemie soll nun aber im besten Fall nicht in sieben Jahren, sondern schon 2021 ein Impfstoff verfügbar sein – zumindest in Form einer Phase-III-Verabreichung für einige tausend Probanden, wie Prof. Dr. Klaus Cichutek, Präsident des Paul-Ehrlich-Instituts, in einem Interview gegenüber dem Deutschlandfunk sagt [3].

Wie soll das gehen? Zunächst einmal sollen Genehmigungsverfahren deutlich beschleunigt werden, sodass bürokratische Verzögerungen möglichst nicht auftreten. Zudem wurden und werden mit Beginn der Corona-Pandemie bereits zahlreiche potenzielle Wirkstoffkandidaten in präklinischen Untersuchungen auf die Eignung als neuer Corona-Impfstoff geprüft. Vielfach handelt es sich dabei um bereits bekannte Stoffe aus anderen Medikamenten. Am 4. März veröffentlichte die WHO eine Liste von 35 solcher Substanzen, die zu dem Zeitpunkt alle bereits in der präklinischen Phase (also vor Phase I der klinischen Studie) standen. Mittlerweile umfasst die Liste 41 Kandidaten, darunter eine Substanz, die bereits in die erste klinische Studienphase eingetreten ist [4]. Die Basis für klinische Studien ist somit gelegt bzw. in Arbeit.

Indem Forscher auf bereits bekannte Impfstoffe zurückgreifen, können sie schneller mit präklinischen Tests beginnen.
Indem Forscher auf bereits bekannte Impfstoffe zurückgreifen, können sie schneller mit präklinischen Tests beginnen.
(Bild: LABORPRAXIS)

In dem derzeitigen präklinischen Stadium prüfen Forscher zunächst über mehrere Wochen, ob sich die Substanzen tatsächlich als Wirkstoff eignen würden. Dabei versuchen sie, akute gesundheitsschädliche oder gar tödliche Nebenwirkungen mithilfe von Tierversuchen auszuschließen. In Deutschland sind zum Beispiel die zwei Biotechnologieunternehmen Curevac und Biontec sowie das Deutsche Zentrum für Infektionsforschung (DZIF) und das Deutsche Primatenzentrum – Leibniz-Institut für Primatenforschung mit der Entwicklung eines Impfstoffes gegen SARS-CoV-2 beschäftigt. Dabei fangen die Forscher nicht bei Null an, sondern greifen auf bereits bekannte Mechanismen und Wirkstoffe zurück, was den Entwicklungsprozess beschleunigt.

DZIF – Bekannte Impfstoff-Vehikel nutzen

Unter der Leitung von Prof. Gerd Sutter versuchen Forscher am DZIF beispielsweise, einen vor über 30 Jahren entwickelten Pocken-Impfstoff für Corona anzupassen. Der Impfstoff ist vereinfacht gesagt aus zwei Teilen zusammengesetzt: Zum einen dem Vektor, einem harmlosen Impfvirus mit der Bezeichnung „Modifiziertes Vacciniavirus Ankara“ (MVA), das als Transporter dient, und zum anderen dem Impfstoff selbst, der mithilfe des Vektors in die Zellen des Patienten eingeschleust wird. Nach diesem Prinzip haben die DZIF-Forscher in der Vergangenheit bereits einen Impfstoff gegen das MERS-Coronavirus entwickelt, einem artverwandten Virenstamm des neuartigen Coronavirus.

„Wir bauen darauf, dass wir die MVA-Plattform wie bei MERS verwenden können und nur die genetische Information für das Oberflächenprotein des SARS-CoV-2 einbauen müssen“, sagt Sutter. Da Viren zur Reproduktion auf Wirtszellen angewiesen sind, besitzen sie an ihrer Oberfläche bestimmte Strukturen, mit denen sie sich an den Zellen der Infizierten festhalten und in diese eindringen können. So hat SARS-CoV-2 ein spezielles „Spike-Protein“ auf der Virushülle, was als Enterhaken für die Coronaviren fungiert. Wenn man es schafft, das Immunsystem des Körpers auf diese Spike-Proteine zu trainieren, könnte man so eine Infektion durch Coronaviren verhindern. Die Wissenschaftler wollen dafür die Vektoren mit dem Bauplan dieser Spike-Proteine beladen – in Form von Messenger-RNA (mRNA) der Viren. Nach Angabe der Forscher sollen die genetische Konstruktion des Impfstoffes und die ersten Produktionsschritte in etwa sechs bis acht Wochen abgeschlossen sein. Parallel untersuchen sie auch einen Masernimpfstoff als Vektor für eine Corona-Impfung [5].

Curevac – Weitere mRNA-Impfstoffe in Entwicklung

Den gleichen Vektor-Ansatz wie am DZIF verfolgen auch die Forscher des Biotechnologieunternehmens Curevac in Tübingen. Sie haben u.a. mit der Entwicklung eines mRNA-basierten Impfstoffes gegen Tollwut Erfahrungen mit dieser Art von Impfschutz. Seit 2006 produziert das Unternehmen solche mRNA-basierten Impfstoffe und Therapeutika. „Mit unserer einzigartigen mRNA-Technologie können wir die Natur nachahmen und dem Körper die Information bereitstellen, die er benötigt, um gegen das Virus zu kämpfen“, gibt sich Mariola Fotin-Mleczek, Chief Technology Officer bei Curevac zuversichtlich [6].

Diese vielversprechenden Aussichten scheinen auch die amerikanische Regierung aufmerksam gemacht zu haben. So soll US-Präsident Trump Medienberichten zufolge eine Milliarde US-Dollar für die Exklusivrechte an dem entstehenden Impfstoff geboten haben [7]. Curevac weist allerdings Behauptungen über den Verkauf des Unternehmens oder seiner Technologie deutlich zurück.

Biontec – Klinische Studien ab Ende April angestrebt

Auch bei dem Biotechnologie-Wettbewerber Biontec in Mainz hat man den Fokus auf die Impfstoffentwicklung für SARS-CoV-2 gelegt. Dort testet man in dem Projekt Lightspeed einen weiteren möglichen mRNA-Impfstoff mit der Bezeichnung BNT162. Das Unternehmen strebt an, Ende April 2020 die klinische Studie zu beginnen – vorausgesetzt man erhält so schnell die behördliche Genehmigung.

Sollte Biontec grünes Licht erteilt werden, könnte in Kooperation mit dem Pharmakonzern Pfizer schnell die Produktion des zu testenden Wirkstoffs gestartet werden. Gespräche darüber sind bereits im Gange. Einer Pressemitteilung zufolge plant man gemeinsam, den Impfstoff für klinische Studien zusammen mit dem Partner Polymun in Produktionsanlagen von Biontech in Europa herzustellen. „Wir arbeiten eng mit den Zulassungsbehörden und unseren bestehenden Kooperationspartnern im Bereich der Infektionskrankheiten, darunter auch Pfizer, zusammen, um klinische Studien schnellstmöglich zu initiieren und so einen Impfstoff weltweit zur Verfügung stellen zu können“, sagt Prof. Ugur Sahin, Gründer und CEO von Biontech [8].

DPZ – Vorhandene Medikamente auf Wirksamkeit prüfen

Einen etwas anderen Ansatz als die mRNA-Impfstoffe von Biotec, Curevac und des DZIF hat das Team des Deutschen Primatenzentrums (DPZ) in Göttingen. Ihr Fokus liegt zwar ebenfalls auf dem Spike-Protein der Virusoberfläche, jedoch haben sie ein weiteres Detail im Entervorgang der Viren entschlüsselt: Sie haben ein Protein auf den Wirtszellen entdeckt, das essenziell für das erfolgreiche Eindringen der Viren zu sein scheint: die Protease TMPRSS2. „Unsere Ergebnisse zeigen, dass SARS-CoV-2 die im menschlichen Körper vorhandene Protease TMPRSS2 benötigt, um in die Wirtszelle einzudringen“, sagt Stefan Pöhlmann, Leiter der Abteilung Infektionsbiologie am Deutschen Primatenzentrum. „Damit haben wir einen Ansatzpunkt zur Bekämpfung des Virus gefunden.“

Da es ein in Japan bereits zugelassenes Medikament gibt, das diese Protease hemmt, hoffen die Forscher, dass es auch eine Infektion mit SARS-CoV-2 verhindern kann. Bisher findet Camostat Mesilate gegen Bauchspeichelentzündung Verwendung. Erste Labortests mit dem besagten Medikament haben aber gezeigt, dass es das Eindringen des Virus in die Lungenzellen blockiert, wie die Forscher mitteilen. Ob es tatsächlich vor der Lungenkrankheit Covid-19 schützen kann, müssen nun klinische Studien belegen [9].

Viele Ansätze erhöhen die Erfolgschance

Die Beispiele aus Deutschland sind nur ein kleiner Teil der aktuellen Forschungsarbeit, die derzeit weltweit für die Impfstoffentwicklung gegen das neuartige Coronavirus unternommen wird. Und das ist gut so, denn üblicherweise ist die Erfolgsquote für die Zulassung eines neuen Medikaments gering. Eine 2013 veröffentlichte Studie geht etwa davon aus, dass nur 6% der Impfstoffe aus der präklinischen Phase bis zur Verbreitung im Markt kommen [10]. Daher ist jetzt eine hohe Zahl an Impfstoffkandidaten wichtig. Denn das steigert die Chance, dass es eine wirksame und möglichst nebenwirkungsfreie Impfung bis in die Anwendung im Markt schafft. Und das möglichst zeitnah.

In Deutschland obliegt die Freigabe für Klinische Studien dem Paul-Ehrlich-Institut (PEI). Der Druck hier ist groß. Jede Verzögerung verlängert den Prozess der Impfstoff-Entwicklung. Aber wenn die präklinischen und auch die klinischen Studien in zu kurzer Zeit durchgewunken werden, könnte das Risiko von nicht entdeckten Nebenwirkungen steigen.

Insgesamt gibt sich PEI-Präsident des Paul-Ehrlich-Instituts Cichutek im Deutschlandfunk-Interview aber „ganz hoffnungsvoll, dass es gelingen wird, einen Impfstoff herzustellen“ [3].

Quellenangaben:

(ID:46413563)

Über den Autor

 Christian Lüttmann

Christian Lüttmann

Redakteur, Vogel Communications Group GmbH & Co. KG