Derzeit überschlagen sich die Meldungen über die Corona-Krise und kaum ein Tag vergeht, an dem nicht neue Einschränkungen des öffentlichen Lebens verkündet werden. Schulen schließen, Bars und Restaurants machen dicht und am besten arbeitet jeder von zuhause. Das Virus darf sich nicht zu schnell ausbreiten, denn wir haben kein Gegenmittel. Doch daran tüfteln natürlich schon Pharma- und Biotech-Firmen weltweit, ein Impfstoff gegen das neue Coronavirus SARS-Cov-2 wäre ein Kassenschlager, da weltweit dringend benötigt. Ebenso könnte eine bessere und schnellere Kommunikation zwischen Testlaboren und möglichen Infizierten erheblich dazu beitragen, „die Kurve abzuflachen“.
Was die Impfstoffe angeht, liefern sich derzeit mindestens 40 Projekte weltweit ein Rennen, darunter auch einige in Deutschland: bei Curevac in Tübingen, Biontech in Mainz (zusammen mit Pfizer) und am Deutschen Zentrum für Infektionsforschung (DZIF).
Cocktail in Arbeit
Die große Herausforderung bei der Entwicklung eines Impfstoffes gegen SARS-Cov-2 ist aber nicht das wie, sondern das wann. Genau wie bei anderen Arzneimitteln dauert die Entwicklung und Zulassung von Impfstoffen nämlich gut 15–20 Jahre, was im aktuellen Fall natürlich viel zu lange ist. Im Moment wird also alles enorm beschleunigt. Das Virus selbst und wie das Immunsystem auf den Angriff reagiert, ist bereits untersucht. Momentan arbeiten die Firmen an den Impfstoff-Cocktails. Also, welche Virusbestandteile und welche Zusatzstoffe in das Gemisch hinein sollen. Dann kommen die Tierversuche, gefolgt von klinischen Studien an Menschen.
Generell gibt es drei Arten von Impfstoffen. Zum einen die altbewährten Verfahren mit Totimpfstoffen und Vektorviren. Totimpfstoffe enthalten Virusproteine, die eine Immunantwort auslösen, ohne dass dabei das Virus den Menschen krankmacht. So funktionieren Masern-, Tetanus- oder Grippe-Impfungen. Vektorviren dagegen sind intakte Viren, die allerdings keine Krankheit hervorrufen können. Diese harmlosen Viren werden verkleidet, im aktuellen Fall als SARS-Cov-2. Dazu werden mittels Genschere Oberflächenproteine des neuen Coronavirus eingefügt, damit das menschliche Immunsystem einen Schutz dagegen aufbaut.
Zum anderen gibt es auch ganz neue Ideen für Impfstoffe, die auf DNA oder mRNA basieren. Hier werden Gene von SARS-Cov-2 injiziert, sodass im menschlichen Körper Virusproteine gebildet werden, die dann wiederum zur Immunität führen. Der Vorteil ist, dass DNA- oder mRNA-Impfstoffe sehr viel schneller als ihre konventionellen Konkurrenten in großen Mengen produziert werden können. Allerdings betreten wir damit auch Neuland, denn es gibt noch gegen keine Krankheit solche Impfstoffe.
Enge Verwandtschaft
Glücklicherweise ist der neue Coronavirus kein gänzlich Unbekannter – er ist ja eng verwandt mit den Coronaviren SARS und MERS. Auf die Impfstoffe gegen SARS und MERS kann also aufgebaut werden. Ganze 188 Patente auf Impfstoffe gegen diese beiden Viren gibt es immerhin weltweit.
Die heißesten Kandidaten im Rennen um den ersten Coronavirus-Impfstoff sind ganz klar die mRNA-basierten Impfstoffe von CureVac, BioNTech und Moderna aus den USA. Moderna habe wohl schon im Januar, nur eine Woche nach Identifizierung des Virus, eine mRNA-Sequenz für einen potentiellen Impfstoff gehabt. Dann wurde auch gleich mit der Produktion begonnen, erste Tierversuche starteten im Februar. Anfang März rekrutierte die Firma bereits parallel erste Freiwillige für klinische Studien. Ethisch sehr bedenklich. Die amerikanischen Behörden haben angesichts der Dringlichkeit offensichtlich ein Auge zugedrückt.
Zudem scheint es Probleme mit Tierversuchen zu geben, da normale Labormäuse nicht anfällig für das Coronavirus sind. Zum Glück gibt es aber seit dem SARS-Ausbruch 2002 genetisch veränderte Mäuse, die menschliche Sequenzen des Membranproteins ACE2 tragen, das den Coronaviren den Weg in die Zellen ebnet. Allerdings gibt es von diesen Mäusen zurzeit nicht genug. Erst Anfang des Jahres wurden die ersten Weibchen befruchtet und nun muss eben gewartet werden, bis genügend Tiere geboren und ausgewachsen sind, wie die Firma Jackson Laboratories Anfang März erklärte.
Curevac legt Zahn zu
Tierversuche hat auch die deutsche Curevac für April angekündigt. Klinische Studien an Menschen sind für den Frühsommer geplant und die Pläne dazu sollen nach ARD-Informationen am 18. März der Tübinger Ethikkommission vorgelegt worden sein. Zudem hat Curevac eine kräftige Finanzspritze von der EU bekommen, um eine vierte Produktionsstätte zu errichten. In dieser soll es möglich sein, 1 Milliarde Impfdosen herzustellen, was zumindest locker für Europa reichen sollte.
Außerdem fährt Curevac seine ganz eigene Strategie, um möglichst früh sehr große Mengen Impfstoff produzieren zu können. Mariola Fotin-Mleczek, Chief Technology Officer bei Curevac, nennt es einen „nachhaltigen Impfstoff-Entwicklungsplan“. Bei diesem soll von Anfang an nicht nur für die klinischen Studien der Phasen 1 und 2, sondern auch schon für die breitangelegten Studien der Phase 3 und sogar die Markteinführung produziert werden. Hierbei geht es nicht nur um die zu produzierenden Mengen, sondern auch um das Design des Impfstoffs.
Wie dieser genau aussieht, verrät Curevac natürlich nicht, aber zumindest die mRNA-Technologie sieht so aus: Die mRNA-Sequenz enthält die nicht-translatierten 5’- und 3’-Enden sowie den Open-Reading-Frame des gewünschten Proteins, im aktuellen Fall eines von SARS-Cov-2. Diese Sequenz wird mittels Trägermolekülen in die Zellen gebracht. Der Mix aus Trägermolekülen und mRNA-Sequenz ist also der ganze Impfstoff. Gelangt die mRNA in menschliche Zellen, wird sie translatiert und die SARS-Cov-2 Proteine gebildet, auf die das Immunsystem dann reagieren kann. Der Vorteil dieser Art von Impfstoff: das Konstrukt ist sehr einfach herzustellen und es werden keine weiteren Proteine in die menschlichen Zellen eingebracht, die eine ungewünschte Immunreaktion hervorrufen könnten.
Auch BioNTech, das zweite deutsche Unternehmen in Rennen, entwickelt einen solchen mRNA-basierten Impfstoff. Über diesen ist noch weniger bekannt – nur dass er den vorläufigen Namen BNT162 trägt und dass erste klinische Studien schon Ende April beginnen sollen, also etwas früher als bei Curevac.
Schneller per App
So ziemlich sofort können Entwicklungen von Software-Unternehmen dabei helfen, die Krisensituation, vor allem in Testlaboren und Gesundheitsämtern, etwas abzumildern. Derzeit wartet man tagelang auf ein Testergebnis und hängt stundenlang in Telefon-Hotlines fest. „Unser Unternehmen, die BS software development GmbH, ist spezialisiert auf Software-Entwicklung im medizinischen Bereich, insbesondere für die Labormedizin. Meine Kollegen haben in den letzten Tagen mit Hochdruck eine App entwickelt, die für schnellere Abläufe bei der Testung von möglicherweise Infizierten sorgt,“ schreibt uns gestern Vormittag Karin Widulle aus der wissenschaftlichen Redaktion des Unternehmens. „Die App ist für alle Beteiligten komplett kostenlos, unabhängig von bestimmten AIS- oder LIS-Systemen und informiert bei Testung auf SARS-Cov-2 die Patienten mittels eines Ampelsystems über ihren Befund. So erhält der Patient sein Testergebnis in Echtzeit und kann im Falle eines positiven Ergebnisses sofortige Maßnahmen ergreifen. Eine telefonische Abfrage fällt weg, so dass die zuständigen Stellen entlastet und die Telefonleitungen freigehalten werden.“
Die App ist zum Beispiel im Google Play Store verfügbar. Derzeit ist sie bei vier Laboren im Einsatz: Labor Dr. Wisplinghoff in Köln, MVZ für Laboratoriumsmedizin und Mikrobiologie Koblenz-Mittelrhein, Aesculabor Hamburg und Laborärzte Sindelfingen.
Karin Lauschke
Bild: „Molecular Landscapes“ von David S. Goodsell (gibt’s auch zum Ausdrucken und Ausmalen für die Quarantäne-Zeit hier)