Mehrere Impfstoffe gegen das SARS-CoV-2-Virus wurden bislang in Europa zugelassen. Das ist ein großer Erfolg im Kampf gegen das Virus, denn nur durch Impfungen kann die Welt wieder dauerhaft zu einer Form der Normalität zurückkehren.

Je nachdem wie ein Impfstoff hergestellt wird und aus welchen Bestandteilen er besteht, unterscheidet man die im Folgenden beschriebenen Impfstoffarten. Da es je nach Krankheitserreger unterschiedliche Sonderformen gibt, fokussiert sich dieser Artikel auf die verschiedenen Impfstoffarten, die im Zusammenhang mit der Entwicklung von Impfstoffen gegen SARS-CoV-2 eine Rolle spielen:

• Lebendimpfstoffe bzw. Lebend-attenuierte-Impfstoffe
• Totimpfstoffe, zu denen Ganzvirus-, Untereinheiten- (Subunit-) und Spaltimpfstoffe gezählt werden,
• Vektorimpfstoffe,
• mRNA-Impfstoffe

Was sind Lebendimpfstoffe?

Lebendimpfstoff enthalten Erreger, die sich zwar noch vermehren können, also „lebensfähig“ sind, aber deren krankmachenden Eigenschaften abgezüchtet wurden. Man spricht hier auch von sogenannten attenuierten Erregern. Beispiele sind Impfstoffe gegen Mumps, Masern und Röteln.

Was sind Totimpfstoffe?

Totimpfstoffe enthalten abgetötete, also nicht mehr vermehrungsfähige Krankheitserreger. Hierzu zählt man auch solche Impfstoffe, die nur Bestandteile oder einzelne Moleküle dieser Erreger enthalten. Je nach Art der Herstellung und dem Grad der Aufreinigung spricht man von Ganzvirus-, Spalt- oder Untereinheiten- (Subunit-) Impfstoffen. Beispiele sind Impfstoffe gegen Hepatits A (Ganzvirus-) und Influenza (Spalt- und Subunit-Impfstoffe). (Ausführliche Informationen zur Influenzaimpfung finden sie auf den Seiten des Robert Koch Instituts) Bei dem COVID-19-Impfstoff von Novavax handelt es sich um einen Protein-basierten Impfstoff, der einem Totimpfstoff sehr ähnelt.

Was sind Vektorimpfstoffe?

Vektorimpfstoffe bestehen aus für den Menschen harmlosen Viren, den sogenannten Vektoren. Die Vektoren sind im Menschen nicht oder nur sehr begrenzt vermehrungsfähig. Damit das menschliche Immunsystem die Abwehr gegen den Krankheitserreger aufbauen kann, muss es mit Molekülen (Antigenen) des Krankheitserregers in Kontakt kommen. Dies kann auf verschiedenen Wegen erreicht werden.

Entweder kann in einem Vektor ein Molekül aus der Virushülle des Vektors gegen ein Molekül aus der Hülle des Krankheitserregers ausgetauscht sein.

Oder der Vektor enthält die Information zum Aufbau von einem oder mehreren Protein-Molekülen (Antigenen) des Krankheitserregers. Diese Information wird dann in der menschlichen Zelle abgelesen, das Antigen des Krankheitserregers hergestellt und dem Immunsystem präsentiert. Somit wird die beim Impfen erwünschte Immunantwort ausgelöst.

Bei diesen Veränderungen des Vektors wird darauf geachtet, dass seine Unbedenklichkeit für Mensch und Umwelt erhalten bleibt.

Beispiele für Vektorimpfstoffe sind der Impfstoff „Ervebo“ gegen Ebola oder die COVID-19-Impfstoffe von AstraZeneca und Johnson & Johnson.

Was sind mRNA-Impfstoffe?

Bei diesen Impfstoffen werden keine Krankheitserreger oder deren Bestandteile (Antigene) für die Immunisierung benötigt. Durch die Impfung wird den Zellen im Muskelgewebe in Form einer mRNA (messenger-RNA bzw. Boten-RNA) nur die Information für die Herstellung einzelner Antigene übertragen. Ähnlich der Infektion mit einem Virus, beginnt die Zelle nach dem Bauplan der mRNA mit der Produktion von Proteinen, die als Antigene dem Immunsystem präsentiert werden und eine Immunantwort auslösen. Da es sich nur um einzelne Proteine handelt, die von den Zellen hergestellt werden, ist mit dieser Methode keinerlei Infektionsrisiko vorhanden. Außerdem lassen sich mRNA-Impfstoffe aufgrund ihres einfachen Aufbaus vergleichsweise schnell anpassen, wenn neue Virusvarianten aufkommen: Mutiert das Virusprotein, kann die mRNA relativ leicht so angepasst werden, dass sie dem Körper den Bauplan für das veränderte Virusprotein liefert.

Die COVID-19-Impfstoffe von BioNTech und Moderna sind mRNA-Impfstoffe.

Können mRNA-Impfstoffe das Erbgut verändern?

Bei mRNA handelt es sich um ein Botenmolekül, das den menschlichen Zellen den Bauplan für ein Antigen (z.B. das Spike-Protein des Corona-Virus) liefert. Das Ablesen und die Übersetzung dieses Bauplans geschehen in der Zelle an den sogenannten Ribosomen. Diese Strukturen befinden sich innerhalb der Zelle, aber außerhalb des Zellkerns, wo das Erbgut in Form von DNA liegt.

Somit gibt es gleich mehrere Hürden, die verhindern, dass Bestandteile eines mRNA-Impfstoffs in das menschliche Erbgut eingebaut werden: Zum einen müsste er zunächst in den Zellkern gelangen. Da unser Erbgut als DNA gespeichert ist, müsste die mRNA zudem durch spezielle Enzyme (sogenannte Reverse Transkriptasen) in DNA übersetzt werden. Menschliche Zellen stellen dieses Enzym allerdings natürlicherweise nicht her, da nur die umgekehrte Übersetzung – DNA zu RNA – stattfindet. Und selbst eine in DNA übersetzte RNA innerhalb des Zellkerns müsste erst durch weitere spezielle Enzyme (sogenannte Integrasen) in das Erbgut eingebaut werden. Auch dieses Enzym kommt in menschlichen Zellen natürlicherweise nicht vor, sondern nur in speziellen Viren (z.B. Retroviren).

Eine in diesem Zusammenhang oft angeführte Studie, die im renommierten Fachmagazinen PNAS erschienen ist, beschäftigt sich mit äußerst seltenen Fällen, in denen unter bestimmten Bedingungen Virus-Erbgut nach einer Infektion (nicht Impfung) in Genesenen verbleiben kann, wobei dies nicht zu einer gesundheitlichen Beeinträchtigung führt. Der Einbau eines in DNA übersetzten mRNA-Impfstoffs in menschliches Erbgut hingegen wurde dabei nicht nachgewiesen.

Warum gibt es so viele verschiedene Impfstoffarten?

Die verschiedenen Impfstoffarten haben unterschiedliche Eigenschaften in Bezug auf die Immunantwort, die sie auslösen und sie haben unterschiedliche Anforderungen an die Herstellung. Auch die Krankheitserreger haben unterschiedliche Eigenschaften, so dass sich nicht alle Impfstoffarten für alle Krankheitserreger eignen. In umfangreichen Tests wird daher geprüft welche Impfstoffe sich am besten für eine bestimmte Krankheit eignen.

Wie werden Impfstoffe entwickelt?

Sind Impfstoffe sicher?

Impfungen sind generell sehr sicher. Sie machen in der Regel weder krank, noch können sich andere an Geimpften anstecken. Denn die meisten Impfstoffe bestehen aus abgeschwächten oder inaktiven Erregern bzw. Bestandteilen von Erregern. Häufig bekommen die Geimpften aber vorübergehend einzelne Symptome wie z.B. erhöhte Temperatur oder Kopfschmerzen. Dies sind Anzeichen dafür, dass sich der Körper aktiv mit dem Impfstoff auseinandersetzt und einen effektiven Schutz gegen den Erreger aufbaut. Diese Impfreaktionen fallen in jedem Fall viel weniger schlimm aus als die Beschwerden oder Folgeschäden der Krankheit, gegen die geimpft wird.

Bleibende Schäden sind bei den heutigen Impfstoffen nur bei weniger als einem unter einer Million Geimpften nach einer Mumps- oder Masernimpfung aufgetreten. Zum Vergleich: Ungeimpfte bekommen beide Krankheiten fast immer, und jeder zehnte leidet bei Mumps auch an Hirnhautentzündung, jeder 500ste bei Masern auch an einer Gehirnentzündung. Beide Komplikationen hinterlassen oft bleibende Schäden.

Mehr zum Thema Sicherheit von Impfungen lesen Sie auf der Webseite des Robert Koch Instituts.

Besteht die Gefahr, dass der Impfstoff die Krankheit überträgt, vor der er schützen soll?

Grundsätzlich werden Impfstoffe so entwickelt und hergestellt, dass sie die Krankheit, vor der sie schützen sollen, nicht übertragen können.

Kann ich andere anstecken, wenn ich geimpft worden bin?

Da Impfstoffe die Krankheit, vor der sie schützen sollen, nicht übertragen, ist auch eine Ansteckung anderer Personen allein durch die Impfung ausgeschlossen. Wie gut im Anschluss die Impfung vor einer Ansteckung schützt und damit auch verhindert, dass ich andere mit dem Krankheitserreger anstecke, hängt von der Wirksamkeit des Impfstoffs ab.

Wofür braucht man Adjuvantien (Wirkverstärker)?

Ein Impfstoff enthält meist nicht nur Antigene. Denn Impfstoffforscher haben festgestellt, dass bestimmte Zusätze die Immunisierung erheblich steigern können, so genannte Adjuvantien (von lateinisch adjuvans = unterstützend). Einige Adjuvantien lösen eine körpereigene „Alarmanlage" aus und gaukeln so dem Immunsystem vor, es seien in erheblichem Maße Erreger in den Körper eingedrungen. Die Sensoren dieser Alarmanlage wurden auf der Oberfläche und im Inneren verschiedener Immunzellen gefunden. Das Immunsystem reagiert auf den Alarm mit verstärkter Aktivität, auch mit der Vermehrung Antikörper bildender Zellen.

Aluminiumhydroxid ist das meist verwendete Adjuvans. Seit einigen Jahren setzen Pharmaunternehmen aber als Adjuvans auch spezielle Gemische aus fettartigen Molekülen und Wasser ein, die noch stärker wirken.

Aus Studien wissen die Impfstoffforscher, dass Adjuvantien vor allem drei Effekte haben:

• Für eine Immunreaktion beim Geimpften genügt weniger Antigen
• Es kommt seltener vor, dass die Impfwirkung ausbleibt.
• Der Impfschutz wird "breiter", das heißt, die Impfung schützt nicht nur vor genau dem Erregerstamm, von dem die Antigene stammen, sondern auch vor ähnlichen Erregern.

Mehr zum Thema lesen Sie im Impf-A-Z des RKI.

Bin ich zu 100% geschützt, wenn ich geimpft bin?

Manche Impfstoffe schützen mehr als 98 % aller Geimpften vor einer Erkrankung. Andere Impfstoffe könnten nur weniger Menschen vollständig schützen, erzielen aber bei den anderen zumindest einen solchen Immunschutz, dass die Krankheit leichter verläuft. Wichtig ist: Viele Impfungen müssen mehrfach verabreicht werden, damit sie ihre volle Schutzwirkung erzielen.

Mehr zum Thema lesen Sie im Impf-A-Z des RKI.