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Covid-19-Impfstoffe

Die zweite Generation

Während die erste Generation an Pandemie-Impfstoffen bereits eingesetzt wird, arbeiten Forscher an einer zweiten Generation von Vakzinen – für die Schleimhäute. Diese sollen Infektionen ganz verhindern und somit zu einer sterilen Immunität führen.
Christina Hohmann-Jeddi
08.01.2021  09:00 Uhr

Mit Tozinameran (Comirnaty®) von Biontech und Pfizer ist der erste Covid-19-Impfstoff in der EU zugelassen worden. Weitere Vakzinen werden in diesem Jahr voraussichtlich folgen. Von den Impfstoffen verspricht man sich viel: Eine ausreichende Durchimpfung der Bevölkerung soll die SARS-CoV-2-Pandemie beenden. Denn Impfstoffe schützen nicht nur den Einzelnen vor der Erkrankung, sie reduzieren auch die Verbreitung des Erregers.

Alle Impfstoffkandidaten gegen das neue Coronavirus, die sich in Phase III der klinischen Entwicklung befinden und damit kurz vor der Zulassung stehen oder diese bereits erhalten haben, werden in den Muskel gespritzt. Die intramuskuläre Applikation ruft eine systemische Immunantwort hervor. Diese Impfstoffe können nach bisherigen Daten Covid-19-Erkrankungen effektiv verhindern, aber nicht vollständig eine Infektion vermeiden. Sie bieten also keinen »sterilen Schutz«. Bis zu einem gewissen Maß könnten Geimpfte das Virus doch noch übertragen.

Der Grund hierfür ist, dass SARS-CoV-2 hauptsächlich über die Schleimhäute von Mund, Nase und Rachen eintritt. Und diese Schleimhäute haben ein eigenes spezielles Immunsystem (Kasten). Um vor einer Infektion mit dem Erreger vollständig zu schützen, müssten Impfstoffe dieses ortsständige Immunsystem so aktivieren, dass die Viren beim ersten Kontakt mit den Schleimhäuten beseitigt werden. Mit den intramuskulären Impfstoffen gelingt dies nicht in ausreichendem Maß: Sie induzieren zwar eine starke systemische Immunantwort, aber keinen ausreichenden Schleimhautschutz. Daher arbeiten verschiedene Teams an einem anderen Ansatz, nämlich an nasal oder oral zu applizierenden Impfstoffen. Diese sollen dem Virus quasi die Tür vor der Nase zumachen.

Impfstoffe für die Schleimhaut

Nasale oder orale Impfstoffe haben verschiedene Vorteile, schreiben Rajat Mudgal und Kollegen vom Indischen Institut für Technik in Roorkee in einem Übersichtsartikel im Fachjournal »Human Vaccines & Immunotherapeutics« (DOI: 10.1080/21645515.2020.1805992). Sie rufen nicht nur eine gute Schleimhautimmunität hervor, sondern sind auch kostengünstig zu produzieren und kommen ohne Injektion aus, was die Akzeptanz erhöhen könnte. Zudem könnten auch medizinische Laien diese Präparate als Nasenspray oder in Form von Tropfen verabreichen, denn das Risiko für systemische Reaktionen und auch das für die sogenannte Antikörper-verstärkte Erkrankung (ADE) ist weniger hoch.

Als Schleimhaut-wirksame Impfstoffe kommen prinzipiell verschiedene Plattformen infrage: neben attenuierten Lebendvakzinen auch Ganzvirus-Totimpfstoffe, Protein-, DNA- oder Vektorimpfstoffe. Alle haben ihre Vor- und Nachteile. Bislang beim Menschen zugelassene Schleimhautvakzinen sind die oralen Impfstoffe gegen Polio sowie Rotaviren und der nasale Grippeimpfstoff für Kinder (Fluenz® Tetra Nasenspray von Astra-Zeneca). Sie alle sind attenuierte Lebendimpfstoffe und dürfen deshalb bei Immunsupprimierten nicht eingesetzt werden.

Zum Schutz vor Covid-19 befinden sich laut Angaben der Weltgesundheitsorganisation derzeit (Stand 29. Dezember, »The COVID-19 candidate vaccine landscape«) drei orale Vakzinekandidaten in klinischer Entwicklung der Phase I. Dies sind ein adjuvantierter Adenovirus-Vektorimpfstoff von Vaxart sowie ein Adenovirus-Vektorimpfstoff von ImmunityBio, der das Spike-Protein von SARS-CoV-2 fusioniert mit dem Nukleokapsid-Protein mit verstärkter T-Zell-stimulierender Domäne exprimiert. Beim Kandidaten von Synvivo Corporation handelt es sich dagegen um lebende Bakterien der Art Bifidobacterium longum, die so verändert wurden, dass sie ein DNA-Plasmid mit der Information für das Spike-Protein von SARS-CoV-2 enthalten. Alle drei Kandidaten kommen mit einer einzigen Dosis aus.

Bereits in Phase II befindet sich ein intranasal zu applizierender Impfstoff des Jiangsu Provincial Center for Disease Prevention and Control in China, der ein Influenzavirus als Vektor verwendet. In Phase I befinden sich zwei weitere nasale Präparate: ein attenuierter Lebendimpfstoff namens COVI-VAC von Codagenix in Kooperation mit dem Serum Institut von Indien und ein Subunit-Impfstoff vom Center for Genetic Engineering and Biotechnology (CIGB) in Kuba.

Simulation einer Infektion

Laut Professor Dr. Christian Drosten von der Charité in Berlin sind Vektorimpfstoffe für die Schleimhautapplikation besonders geeignet. Im NDR-Podcast »Coronavirus Update« vom 27. Oktober sagte er, dass die Trägerviren häufig die Eigenschaft hätten, in Schleimhäute eindringen zu können. Per Nasenspray verabreicht könnten sie in die Zellen der Nasenschleimhaut gelangen und dort ihre Wirkung entfalten.

Während erste injizierbare Vektorimpfstoffe gegen andere Erkrankungen schon zugelassen sind und der erste gegen Covid-19 in Großbritannien Ende Dezember bereits eine Notfallgenehmigung erhalten hat, weiß man laut Drosten über die Wirkungen und Sicherheit der nasalen Applikation bislang noch wenig. Hier müssten die üblichen Studienphasen durchlaufen werden. In Tiermodellen hätten sie aber eine gute Wirksamkeit gezeigt.

So auch in einer im August 2020 im Fachjournal »Cell« veröffentlichten Studie mit Mäusen (DOI: 10.1016/j.cell.2020.08.026). Tiere, die einen Vektorimpfstoff auf Basis eines Schimpansen-Adenovirus intramuskulär erhalten hatten, waren gegen die Lungenmanifestation von Covid-19 gut geschützt. Mäuse, die den Impfstoff als Nasenspray erhalten hatten, waren dagegen steril immun: Bei einer späteren bewussten Infektion mit dem Coronavirus konnte dieses die Atemwege nicht mehr infizieren.

Bis solche Schleimhautvakzinen zugelassen werden, wird Drosten zufolge noch Zeit vergehen: »Ich glaube, das wird noch ein kleines bisschen länger dauern als ein Jahr.«

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