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Aktuell gibt es weder einen erprobten Impfstoff gegen das SARS-CoV-2 Virus noch einen allgemein anerkannten Wirkstoff gegen die vom Erreger ausgelöste Erkrankung Covid-19.

Warum brauchen wir so dringend einen Impfstoff oder Medikamente gegen Covid-19?

Beim SARS-CoV-2 Virus handelt es sich um einen Erreger, der gerade erst vom Tier auf den Menschen übergesprungen ist. Das menschliche Immunsystem ist noch nicht auf das Virus vorbereitet. Ungeschützt können sich sehr viele Menschen damit infizieren und an Covid-19 erkranken. Sehr viele Tote können die Folge sein – vor allem alte Menschen, Menschen mit anderen Erkrankungen oder geschwächtem Immunsystem. Die Gesundheitssysteme wären mit dem Patientenansturm überfordert. Die aktuellen Ausgangssperren und Kontaktverbote verlangsamen zwar die Ausbreitung des Virus. Aber nur mit einem Impfstoff oder mit Medikamenten lässt sich die Situation wirklich stabilisieren. Nach beidem wird deshalb jetzt mit Hochdruck gesucht.

Wann können wir mit einem Impfstoff oder Medikamenten rechnen?

In der Regel dauert es relativ lange, bis ein Impstoff oder ein Medikament für die Anwendung bei Patienten zugelassen wird. In einer Studie aus dem Jahr 2017 untersuchten Wissenschaftler die Entwicklungsdauer von Krebsmedikamenten zehn verschiedener Unternehmen. Während die schnellste Entwicklung nach 5,8 Jahren abgeschlossen war, dauerte die längste 15,2 Jahre. Eine Veröffentlichung im Fachmagazin Nature Reviews Drug Discovery (Paul, S.M., et al.: Nature Reviews Drug Discovery 9, 203 – 214 (2010)) geht von durchschnittlich 13,5 Jahren aus.

Einen neuartigen Impfstoff zu entwickeln, dauert sogar noch länger. Die Zeit von „bench to bedside“ also von der „Laborbank“ bis zum Krankenbett schwankt hier zwischen 15 – wie etwa die Impfung gegen HPV und Rotaviren – und 30 Jahren – wie solche gegen den Windpocken-Erreger, das  Varicella-Zoster-Virus. An einer Impfung gegen das HIV-Virus arbeiten die Wissenschaftler schon seit 30 Jahren ohne ein zugelassenes Präparat. Es gibt verschiedene Gründe, warum es manchmal schneller und manchmal langsamer geht. Letzteres ist aber eher die Regel – warum, dazu unten mehr.

Nun handelt es sich bei COVID-19 aber um eine dringende Ausnahmesituation, in der einige Schritte eventuell beschleunigt werden können. Impfstoffhersteller sind deshalb in ständigem Kontakt mit den Behörden, um mögliche Ausnahmen bei den Zulassungsverfahren auszuloten. Auch untersuchen die Wissenschaftler bereits für die Behandlung anderer Erkrankungen zugelassene Medikamente auf ihre Wirksamkeit gegen COVID-19.

Trotzdem können auch Experten im Moment nur über den frühest möglichen Zeitpunkt spekulieren: Während Dietmar Hopp, Miteigentümer des Pharmaunternehmens CureVac aus Tübingen, im März noch davon sprach, einen Impfstoff bereits im Herbst bereitzustellen, spricht der Virologe Christian Drosten im Podcast des Norddeutschen Rundfunks von einem bis anderthalb Jahren. Auch Anthony Fauci, Direktor des US-amerikanischen National Institute of Allergy and Infectious Diseases geht eher von 12 bis 18 Monaten aus.  Andere Wissenschaftler, wie der Direktor des Wellcome Trust Jeremy Farrad, vermuten, dass ein Impfstoff auf jeden Fall „zu spät kommen“ wird.

Was ist der Unterschied zwischen Impfstoff und Medikament?

Ein Impfstoff soll vorbeugend vor einer Infektionskrankheit schützen. Er bereitet den Körper auf einen möglichen Kontakt mit einem Erreger vor, wie zum Beispiel mit dem SARS-CoV-2-Virus, und baut eine viele Jahre währende, im Idealfall sogar lebenslange Immunität auf. Basis für Impfstoffe können tote oder abgeschwächte Erreger aber auch Bruchstücke davon sein. Sie „trainieren“ das Immunsystem: Es lernt den Erreger kennen und kann ihn bei einem späteren Kontakt schnell bekämpfen. Impfstoffe können die Ausbreitung einer Krankheit im Idealfall stoppen. Die Pocken konnten damit sogar weltweit ausgerottet werden.

Medikamente hingegen sollen dann helfen, wenn die Erreger sich im Körper festgesetzt haben und die Krankheit ausgebrochen ist – wie aktuell das durch SARS-CoV-2 hervorgerufene Covid-19. Während manche Wirkstoffe den Erreger selbst angreifen, seine Vermehrung stoppen oder ihn gar abtöten (z.B. bei Bakterien oder Parasiten), unterstützen andere das Immunsystem im Kampf gegen die Angreifer.

Welche Ansätze gibt es für die Impfstoffentwicklung gegen SARS-CoV-2?

Die bis heute gängigstes Formen sind Lebend- und Totimpfstoffe. Bei ersteren werden lebende Krankheitserreger soweit abgeschwächt, dass sie zwar eine Reaktion des Immunsystems auslösen, nicht aber die Krankheit selbst. Vollständig abgetötet werden die Krankheitserreger hingegen bei Totimpfstoffen. Diese lassen sich etwas leichter gewinnen, sind aber mitunter nicht ganz so verträglich. In diesem Fall kann das Immunsystem das Virus auch noch erkennen und als gefährlich einstufen.

Noch sehr neu sind genetische Impfstoffe. Sie verwenden die Erbsubstanz DNA des Erregers oder dessen Boten-RNA – also Moleküle die der Übersetzung der DNA-Information in Eiweißstoffe dienen. Beide Formen – DNA- und RNA-Impfstoffe – zeigen in Tests bisher keine der bei Lebend- oder Totimpfstoffen möglichen Nebenwirkungen.

Die gute Nachricht: RNA-Impfstoffe lassen sich in kürzerer Zeit entwickeln als ihre klassischen Pendants, die auf toten oder abgeschwächten Erregern beruhen. So konnte das US-Unternehmen Moderna eine klinische Studie mit einem solchen neuen Impfansatz bereits am 16. März in den USA starten. Auch die deutschen Firmen CureVac und BioNTech arbeiten an RNA-Impfstoffen und beginnen Ende April beziehungsweise im Frühsommer mit deren Erprobung an Freiwilligen. Die schlechte Nachricht: Bisher gibt es noch überhaupt keinen zugelassenen Impfstoff auf RNA-Basis. Es fehlt also noch jegliche Erfahrung mit der neuen Technologie in der Praxis. Forscher heben hier insbesondere das Sicherheitsprofil des neuen Ansatzes hervor, dass erst noch am Menschen untersucht werden muss.

Deshalb wird auch der klassische Ansatz bei der Suche nach einem SARS-CoV-2 Impfstoff verfolgt. So erhielt das chinesische Unternehmen CanSinoBIO am 17. März 2020 die Freigabe für die Erprobung eines Impfstoffes mit Vektorviren. Das sind Viren, die entweder sowieso ungefährlich sind oder sich im menschlichen Körper nicht vermehren können. Sie werden von den Forschern so verändert, dass sie für das Immunsystem wie ein SARS-CoV-2 Erreger aussehen. Damit kann der Körper eine Verteidigung aufbauen, ohne tatsächlich zu erkranken.

Die University of Oxford startete Ende März 2020 die Suche nach 510 Freiwilligen im Alter von 18 bis 55 Jahren für eine klinische Studie mit einem Wirkstoff, den die Forscher mithilfe einer Impfstoffplattform entwickelt haben. Die Technik kombiniert altbekannte Viren mit den unverwechselbaren Merkmalen neuer Viren, gegen die ein Impfstoff gesucht wird, und beschleunigt damit die Entwicklung. Solche neuartigen Entwicklungsmethoden haben die noch vor kurzem übliche Entwicklungsdauer für Impfstoffe von 15 bis 20 Jahren auf weniger als 10 reduziert.

Wie läuft die Suche nach Medikamenten gegen Covid-19?

Wie bereits erwähnt dauert nicht nur die Suche nach neuen Impfstoffen sehr lange. Auch die nach neuen Medikamenten nimmt im Schnitt 13,5 Jahre in Anspruch (Paul, S.M., et al.: Nature Reviews Drug Discovery 9, 203 – 214 (2010)). Da die Zeit im Kampf gegen Covid-19 aber drängt, suchen Forscher unter bereits bekannten und teilweise lange erprobten Wirkstoffen nach möglichen Kandidaten. Sie umzufunktionieren – wie beispielsweise beim Grippemittel Tamiflu während der Schweinegrippe-Epedemie 2009/2010 geschehen – kann deutlich schneller gelingen, als mit der Entwicklung und Erprobung ganz von vorne zu beginnen. An erster Stelle stehen dabei Medikamente gegen andere Viruserkrankungen wie Ebola, Hepatitis, Grippe oder die mit Covid-19 verwandten SARS und MERS.

Eines dieser Medikamente, dem aktuell große Hoffnungen gelten, ist Remdesivir. Es wurde während der Ebola-Epidemie Mitte der 2010er Jahre entwickelt. Es hatte sich im Labor zwar als wirksam und verträglich gezeigt, bestand die späteren klinischen Studien aber nicht. Jetzt könnte das Mittel seine Renaissance erleben. Denn dass es Coronaviren bekämpfen kann, hat es sowohl in der Zellkultur als auch im Tiermodell bewiesen. Um eine allgemeine Aussage zu Wirksamkeit und Sicherheit beim Menschen machen zu können, sind aber klinische Studien mit vielen Patienten unerlässlich. Die ersten davon sind bereits angelaufen.

Ebenfalls im Blick der Forscher ist der Wirkstoff Chloroquin, der bereits seit vielen Jahren als Malariamittel verwendet wird und der vor allem durch Aussagen von US-Präsident Donald Trump in die Schlagzeilen geriet.

Wissenschaftler testen aber nicht nur etablierte Medikamente auf ihre Wirksamkeit. Sie arbeiten auch an ganz neuen Wirkstoffen. Die Universität Lübeck arbeitet beispielsweise seit Längerem an Wirkstoffen gegen Viren, die sie nun auf den neuen Erreger optimiert. Außerdem steht das Blut geheilter Covid-19 Patienten im Fokus von Forschergruppen und Pharmaunternehmen. Die darin enthaltenen Antikörper oder deren Boten-RNA, so die Hoffnung, könnten das Virus im Körper des Patienten an der Vermehrung hindern.

Warum dauern klinische Studien so lange?

Medikamente sollen heilen – und nicht durch Nebenwirkungen krank machen. Um Nebenwirkungen auszuschließen, sind umfangreiche Studien nötig. Bei neuen Wirkstoffen dauern sie mehrere Jahre. Erst danach darf ein Medikament vermarktet und verschrieben werden. In den Studien werden in unterschiedlichen Phasen Wirksamkeit und Verträglichkeit der Wirkstoffe an sehr vielen Probanden getestet. Damit dies in der Corona-Krise möglichst schnell geht, hat die Europäische Arzneimittelzulassungsbehörde Unternehmen und Forschungseinrichtungen ausgerufen, gemeinsame Studien durchzuführen.

Die Studienphasen

Haben Forscher einen möglichen Wirkstoff für eine Impfung oder ein Medikament entdeckt, testen sie ihren Kandidaten an Zellen in der Petrischale und an Tiermodellen. Neben der Wirksamkeit soll hier vor allem herausgefunden werden, ob der Stoff eventuell giftig ist. Diese Untersuchungen heißen präklinische Studien.

In die Klinik geht es erst danach. Und dort müssen sich alle Medikamente beweisen, bevor sie für die Behandlung von Menschen zugelassen werden. Das soll einerseits die Nebenwirkungen minimieren, andererseits die gewünschten Wirkungen sicher feststellen. Klinische Studien gliedern sich in drei Phasen. Die erste steht die Verträglichkeit des Impfstoffes im Vordergrund. Diese testen die Wissenschaftler an wenigen, gesunden Probanden.

In der nächsten Phase erhalten einige hundert Freiwillige den Wirkstoff. Jetzt soll festgestellt werden, ob die erwünschte Wirkung eintritt, welche Dosis dafür nötig ist und ob es zu unerwünschten Nebenwirkungen kommt. Studienteilnehmer sind ab jetzt häufig Personen, die an der Erkrankung leiden, gegen die das Medikament wirken soll. Sie werden in zwei Gruppen eingeteilt, von denen die eine den neuen Wirkstoff verabreicht bekommt, während die andere eine Standardtherapie oder ein Placebo erhält. An der sich anschließenden dritten Phase nehmen einige tausend Probanden teil.

Sind alle Hürden genommen, beurteilen die zuständigen Behörden die Ergebnisse der Studien und lassen das Medikament oder den Impfstoff für den Gebrauch zu. Und auch danach, wenn der Wirkstoff in Gebrauch ist, hören die Studien nicht auf. In einer vierten Phase wird er einer Langzeitbeobachtung unterzogen. Damit soll sichergestellt werden, dass auch geringfügige Nebenwirkungen oder Langzeiteffekte aufgedeckt werden.

Fazit:

Aktuell gibt es weder einen erprobten Impfstoff gegen das SARS-CoV-2 Virus noch einen allgemein anerkannten Wirkstoff gegen die vom Erreger ausgelöste Erkrankung Covid-19. An beidem wird mit Hochdruck gearbeitet. Zurzeit laufen mehr als 80 klinische Studien, von denen die ersten Ergebnisse Ende April erwartet werden. Forscher, Arzneimittelhersteller und Zulassungsbehörden suchen bei ihrer Arbeit intensiv nach Möglichkeiten, die Verfahren schnell durchzuführen – ohne die Sicherheit und Gesundheit der Patienten Gefahren auszusetzen. Während verschiedene Medikamente bereits zur experimentellen Behandlung von Covid-19 Patienten eingesetzt werden, gehen auch optimistische Expertenschätzungen nicht davon aus, dass ein Impfstoff gegen das SARS-CoV-2 Virus vor Frühjahr 2021 verfügbar sein wird.

Autor: scienceRELATIONS/Kai Dürfeld
Editor: Michèle Weber (FNR)

 

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