Viren, Impfen und COVID-19 Impfstoffe - Grundlagen für "Anfänger"

Was sind Viren? Das sind die kleinsten Lebewesen, noch kleiner als Bakterien. Diese sind nicht in der Lage, sich selbst fortzupflanzen und zu vermehren, dazu brauchen sie die Hilfe ihres Wirtes.
Im Falle von uns Menschen sind es unsere Körperzellen, Viren sind also eine Art Parasiten. Sie dringen über spezielle Andockstellen in eine Körperzelle ein, mittels der genetischen Information, die sie mitbringen, programmieren sie diese befallene Zelle so um, dass diese Zelle das Virus vermehrt.
Das bedeutet, dass diese Zelle tausende von Viren herstellt, anstatt ihrer eigenen Funktion nachzugehen. Dabei wird die Zelle zerstört und viele neue Viren freigesetzt, diese infizieren so weitere Körper- zellen in der Umgebung - und der Lebenszyklus des Virus geht von vorne los.
Bei SARS-CoV-2 (Corona) Viren werden eben u.a. die Lungenzellen infiziert und durch die Zerstörung logischer Weise die Lungenfunktion gestört, bis hin zum endgültigem Organversagen und dem Erstickungstod.

impfen1.jpgWas ist Impfen?
Impfen ist ein Training des Immunsystems mit ungefährlichen, nicht-ansteckenden, aber wichtigen und das Immunsystem stimulierenden Bestandteilen von krankmachenden Erregern (wie Bakterien oder Viren). In der Regel sind Impfstoffe bestimmte Eiweißstoffe (Proteine), die an der Oberfläche dieses Krankheitserregers zu finden sind und auch ein eindeutiges Erkennungsmerkmal für diesen Erreger darstellen.

Wozu impfen?
Impfen ist gleich zu setzen mit dem vorbeugenden Lernen von neuen Fähigkeiten des eigenen Immunsystems. Nach dem Training mit dem Impfstoff sind alle Bestandteile des Immunsystems vorbereitet, um dann dem echten, gefährlichen Eindringling sofort entgegenzuwirken und so die Krankheit gar nicht ausbrechen zu lassen, bzw. einen mil- deren Verlauf zu ermöglichen.
Bekannte Impfungen sind z.B. gegen Masern (Virus), Mumps (Virus), Wundstarrkrampf/Tetanus (Bakterium), Keuchhusten (Bakterium), Grippe (Virus). Bei manchen hält der Impfschutz mehrere Jahre (Tetanus), bei anderen sind aufgrund von schnell veränderten (mutierten) Erregern jährlich Auffrischungen mit angepassten Impfstoffen sinnvoll, wie z.B. beim Grippe-Virus.

Was passiert bei der Impfung?
Das Immunsystem besteht aus zwei verschiedenen Teilen: Dem angeborenen System mit einer immer gleich ablaufenden schnellen Sofortreaktion und dem erworbenen, anpassungsfähigen System. Das erworbene Immunsystem kann also dazulernen, und besteht aus verschiedenen Immunzellen (T- und B-Zellen), die in der Lage sind, sich an neue Erreger anzupassen, diese  Information zu speichern (Gedächtniszellen) und bei einem Zweitkontakt dann viel schneller zu rea- gieren und vor allem viel wirkungsvoller zu kämpfen.
Um dem Körper nicht zu schaden, werden beim Impfen dem Immunsystem harmlose (nicht gefährliche) Bestandteile des Virus gezeigt, damit es weiß, auf was es reagieren soll. Dann werden vom Immunsystem u.a. Antikörper als Abwehrstoffe vorproduziert, um dann im eigentlichen  Infektionsfall mit dem echten, gefährlichen Erreger schon verfügbare Abwehrstoffe und deren Bauplan fertig zu haben. Wenn unser Körper und sein Immunsystem noch nie mit einem Erreger zu tun hatte, hat dieser viel mehr Zeit, sich sofort in großer Zahl zu vermehren und somit natürlich schneller und intensiver zum Krankheitsausbruch zu führen.

Warum bei COVID-19 zweimal hintereinander impfen?
Aufgrund der Pandemie und der Gefährlichkeit von SARS-CoV-2 will man bei möglichst vielen Menschen ein sehr gut wirksames Training des Immunsystems haben. Durch die nochmalige Gabe des gleichen Impfstoffs (nennt man „boostern“ = steigern) werden z. B. einfach noch mehr und spezifischere Antikörper (IgG) gebildet, um so einen ausreichenden Schutz für jeden zu gewährleisten. Nicht jeder Mensch hat aus unterschiedlichen Gründen ein einheitliches und gleich gut funktionierendes Immunsystem. Seine Fähigkeit verändert sich auch im Laufe des Lebens.  

Erklärung der Sinnhaftigkeit des Impfens anhand einfacher, alltäglicher Beispiele:
Wenn man selbst etwas zum allerersten Mal macht, z. B. ein neues  Kuchenrezept ausprobiert oder neu Fahrradfahren lernen will, klappt das nicht perfekt auf Anhieb. Man muss wissen, wie es geht und dann üben, üben, üben. Wenn man es gelernt hat, läuft alles wie von selbst, viel sicherer und wesentlich schneller als beim ersten Mal. Ähnliche Dinge können dann zusätzlich auch viel schneller gelernt werden (vom Fahrrad zum Mofa ist es dann ein Katzensprung).
Um beim Beispiel Fahrradfahren zu bleiben, gibt es für Anfänger eine spezielle, ungefährlichere Ausführung, nämlich die mit Stützrädern. Da kann ich eben nicht umfallen und mir die Knie aufschürfen oder eine Kopfverletzung zuziehen. Während des Übens kann ich auch schon etwas fahren, allerdings ziemlich wackelig und langsam – also nicht wirklich gut. Je nach individuellem Geschick, eventuellen Vorkenntnissen; aber immer erst nach einiger Übungszeit kann ich irgendwann auch ohne diese Hilfsmittel gut Fahrradfahren und dann echten Spaß haben.
Der individuelle Mensch mit seinen Fähigkeiten, Stärken und Schwächen spielt auch hier beim Endergebnis eine Rolle: Der eine wird Radprofi bei der Tour de France, und der andere kauft sich dann doch lieber ein Elektrofahrrad.
So ist es auch bei der Immunabwehr - jeder Körper lernt anders. Die Impfung ist ein sehr wirksames Hilfsmittel, um das Immunsystem zu stärken und sich so vor gefährlichen Erkrankungen besser zu schützen!

Übersicht der aktuellen Corona Impfstoff-Typen

Hintergrundinformationen:
Wie schon erwähnt, brauche ich Eiweißbestandteile (Proteine) als Impfstoff, die man in ausreichenden Mengen in den Körper spritzt und die Zellen des Immunsystems darauf mit den oben genannten Lernvorgängen reagieren. Man spricht von sogenannten „Totimpfstoffen“ (Virus kann sich nicht vermehren, daher „Tot“), die durch bestimmte großtechnische Verarbeitungsschritte aus Virenkulturen gewonnen werden. Das war bis vor kurzem der Standard-Herstellungsprozess für viele verschiedene Impfstoffe, wie auch bei der Grippe. Einige der chinesischen COVID-19 Impfstoffe (bei uns nicht zugelassen) gehören zu dieser Gruppe.
Neue, vorher schon erforschte Ideen konnten jetzt in der Corona-Pandemie angewendet werden, um noch schneller und sehr wirkungsvoll einen Impfstoff anbieten zu können.
Statt die Proteine mittels diesem, relativ langwierigen Prozess großtechnisch herzustellen, wird ein wie bei allen Lebewesen auf der Erde gleich ablaufender Protein-Herstellungsprozess in Zellen ausgenutzt. Diese automatisch in jeder Körperzelle des Menschen ablaufende Methode kommt zum Einsatz, um direkt vor Ort im eigenen Körper in genügend großen Mengen dem Immunsystem die neue Gefahr zu präsentieren.
Dazu wird die genetische Information eines einzelnen Proteinbestandteiles der Corona-Hülle = Spike-Protein verwendet (die relevante Stelle, mit der das Virus vor allem an den Lungenzellen andockt und eindringt; dieses Einzelprotein ist an sich nicht schädlich für die Zelle).
Es ist generell sehr schwierig, genetische Informationen (DNA/RNA) in einer stabilen Form zu verwenden und vor allem diese in einen  kleinen Teil von unseren Körperzellen zu bekommen. Seit Jahrzehnten wurde und wird daran gearbeitet, unter anderem auch, um mit dieser Technik andere Krankheiten besser heilen zu können (z.B. bei Erbkrankheiten, wo bestimmte Enzyme fehlen; es gibt auch Ideen für Krebstherapien). Mit den neuen Corona-Impfstoffen werden zwei unterschiedliche Wege des Transports von genetischer Information in die Körperzellen beschritten.

1. Vektorimpfstoff: Hier findet der Transport in die Körperzelle mittels eines ungefährlichen anderen Virustyps statt, z.B. relativ harmlose Adenoviren oder andere Spezies (Vektorvirus = Transportvehikel). Das ist das Prinzip bei den Impfstoffen von AstraZeneca, Johnson & Johnson und der (noch nicht bei uns zugelassene) russische „Sputnik V“.
Dieses künstlich veränderte Virus ist an sich nicht vermehrungsfähig und somit harmlos. Hier wird das kleine DNA-Stück für das Corona-Spikeprotein in das Genom des Vektorvirus integriert, durch den Eintritt über das Vektorvirus in die Körperzelle transferiert, und dort dann mit dem normalen Zellmechanismus in mRNA und danach in Protein übersetzt. So wird also direkt vor Ort dem Immunsystem das neue Protein zum Üben präsentiert.

2. mRNA Impfstoff: Hier kommt zusätzlich die geniale Idee zum Einsatz, verpackt in Fettkügelchen direkt die mRNA (übersetzt Botenstoff=messenger Ribonukleinsäure) zu verwenden, die ohne Umwege in die notwendige Proteinproduktion führt. Dazu gehören die in Deutschland zugelassenen Impfstoffe von Biontech/Pfizer und Moderna, CureVac ist in der Pipeline.

Die Technik der Herstellung und das Prinzip sind schon lange bekannt, aber mRNA ist sehr instabil (so soll es von der biologischen Funktion her sein, ist im Körper auch nur kurz vorhanden), und die Herstellungstechnologie war bis vor kurzem extrem teuer und aufwendig.

 

Weitere Neuerung ist die Erfindung von kleinen Fettkügelchen als Transportmittel in die Körperzellen (Lipid-Nanopartikel = nano ist die Größeneinheit für 1 Millionstel Millimeter), in der die mRNA zum einen stabil gehalten werden kann und zum anderen durch eine Verschmelzung mit der Zellmembran (sie besteht auch aus Fettanteilen) so die mRNA in unsere Zellen bringt.
Großer Vorteil dieser mRNA-Technik ist auch, dass man deutlich schneller und flexibler neue Impfstoff-Versionen entwickeln kann, um die neu auftretenden Corona-Varianten (Großbritannien, Südafrika, Indien, usw.) in naher Zukunft zusätzlich besser bekämpfen zu können.
Prinzipiell kann ich persönlich eine Impfung absolut jedem empfehlen!
Es gilt wie immer: Jeder Einzelne ist für seine Entscheidungen verantwortlich, bei Fragen darf und kann nur ein Arzt des Vertrauens qualifizierte Antworten über die Beur- teilung der individuellen Situation geben.  

Dr. rer. nat. Susanne Berthold