Was sind mRNA-Impfstoffe?

Seit Ende Dezember 2020 werden in Deutschland Menschen gegen das Coronavirus geimpft – für viele Menschen ein Hoffnungsschimmer im Kampf gegen die Pandemie. Gleichzeitig wünschen sie sich fundierte Informationen über die Impfstoffe gegen COVID-19 und mögliche Nebenwirkungen. Auch zu den neuen mRNA-Impfstoffen gibt es Informationsbedarf.

Wie wirkt der Coronavirus-Impfstoff?

Auf der ganzen Welt arbeiteten mehr als 200 Labore mit Hochdruck an einem möglichen Impfstoffkandidaten gegen den SARS-CoV-2-Erreger. Mittlerweile sind einige Impfstoffe schon zugelassen, andere befinden sich in der Erprobung. Der Comirnaty®-Impfstoff von BioNTech/Pfizer und der Spikevax®-Impfstoff von Moderna sind mRNA-Impfstoffe, eine neue Technologie, die auch eine Hoffnung im Kampf gegen Krebs und Multiple Sklerose sein könnte. Die mRNA-Technologie gibt gewissermaßen Informationen direkt in den Körper, um Krankheiten an der richtigen Stelle bekämpfen zu können.

Zusätzlich zu den mRNA-Impfstoffen wurde der Corona-Impfstoff von AstraZeneca von der EU-Kommission zugelassen – hierbei handelt es sich aber nicht um einen mRNA-, sondern um einen Vektor-Impfstoff.

Zudem wurde der Impfstoff von Johnson & Johnson beziehungsweise Janssen, ein weiterer Vektor-Impfstoff, in der EU zugelassen.

Impfstoffe der Firmen Novavax und Valneva werden voraussichtlich im nächsten Jahr in Deutschland verfügbar sein. Beide Impfstoffe zählen nicht zu den mRNA-Impfstoffen. Der Impfstoff der Firma Novavax enthält Bruchstücke des Coronavirus und ähnelt dem herkömmlichen Grippeimpfstoff. Der Impfstoff von Valneva ist dagegen ein Ganzkörper-Impfstoff und ist vergleichbar mit dem Impfstoff, der gegen die japanische Enzephalitis wirkt.

Die DNA ist der Quellcode des Lebens und das Schwestermolekül der mRNA. Diese wird auch Botenmolekül genannt, weil sie zielgerichtet Anweisungen der DNA zur Herstellung eines Proteins aus einem Gen im Körper trägt. Lange Zeit war es eine große Herausforderung, mRNA als Medikament von außen genau an die Stelle des Körpers zu bringen, wo sie gebraucht wird. Das ist nun mit verschiedenen Transportsystemen gelungen. Die Proteine, die von der mRNA hergestellt werden, sind die Bausteine jeder Zelle – sie können Antikörper, Hormone und Enzyme bilden.

Bei allen Impfstoffen – es gibt u.a. Impfstoffe mit Vektorviren, Totimpfstoffe mit Virusproteinen sowie mRNA/DNA-Impfstoffe – werden Teile des SARS-CoV-2-Erregers, sogenannte Antigene, dem menschlichen Immunsystem präsentiert, um eine Immunität gegen den Erreger aufzubauen. Die mRNA-Impfstoffe brauchen keine Virenreste, sondern enthalten lediglich bestimmte Genabschnitte der Viren - die mRNA. Sie regt bei einer Impfung die Körperzellen an, Proteine selbst herzustellen, die als Antigene vom Immunsystem erkannt werden. Der Körper stellt also seinen eigenen Impfstoff her: Das Immunsystem beginnt, passende Antikörper und spezialisierte Immunzellen zu bilden. Mit der Zeit wird die geimpfte mRNA wieder abgebaut, sie wird nicht in die DNA eingebaut und auch nicht ins Erbgut – weder der Körperzellen noch der Keimzellbahnen.

Kommt die geimpfte Person dann später mit dem SARS-CoV-2-Virus in Kontakt, erkennt das Immunsystem die Antigene wieder und kann sofort mit einer Abwehrreaktion antworten. mRNA-Impfstoffe haben den Vorteil, dass sie schnell in großer Menge produziert werden können und nur eine geringere Dosis gebraucht wird. Grippeimpfstoffe hingegen werden jedes Jahr sehr aufwendig in 450 bis 500 Millionen Hühnereiern gezüchtet. Über die Eier gelangen auch mehr Inhaltsstoffe in den Impfstoff.

Wie wirkt der mRNA-Corona-Impfstoff im Körper?

Der Impfstoff enthält die abgewandelte RNA des Virus und damit eine Art Bauplan für das Spike-Protein. Man kennt es als die „Krone“, die auf dem Virus sitzt, der wie ein kleiner „Ball“ anmutet. Mit diesem Spike-Protein gelingt dem Virus das Eindringen in die menschlichen Zellen, um dort dann das komplette Virus herstellen zu lassen. Bei der Impfung gelangt der Bauplan für das Spike-Protein über Lipid-Nanopartikel – winzige Fettkörperchen, die die mRNA umhüllen – in die Muskel- und Immunzellen. Die Lipid-Nanopartikel sind laut wissenschaftlicher Studien nicht zellschädigend und von ihnen geht auch keine Gefahr für den Körper aus. Der Körper wird angeregt, das Spike-Protein herzustellen. Das Immunsystem wird aktiv und bildet Abwehrstoffe gegen das unbekannte Protein: Antikörper und T-Zellen. Diese erkennen zukünftig das Virus bereits an seinem Spike-Protein und bekämpfen es, bevor es in die Zelle eindringen kann.

Welche mRNA-Impfstoffe gegen das Coronavirus werden derzeit verwendet?

Derzeit sind in Europa zwei mRNA-Impfstoffe gegen COVID-19 auf dem Markt: BNT162b2/Comirnaty® der Firma BioNTech/Pfizer und Spikevax® der Firma Moderna.

• Der BioNTech/Pfizer-Impfstoff ist ab einem Alter von 12 Jahren zugelassen, hat eine Wirksamkeit von 95 Prozent. Für die Grundimmunisierung sind zwei Impfdosen notwendig. Ein Auffrischimpfung kann als dritte Impfung den Immunschutz erhöhen.
• Der Moderna-Impfstoff hat fast dieselbe Wirksamkeit, nämlich 94 Prozent. Die Ständige Impfkommission (STIKO) empfiehlt die Anwendung ab 30 Jahren. 

Eine große Herausforderung war in der Anfangsphase die Logistik der temperaturempfindlichen Impfstoffe. Großer Unterschied der beiden Impfstoffe war zunächst die Kühltemperatur: Während für den BioNTech/Pfizer-Impfstoff zunächst eine durchgängige Lagertemperatur bei -70 Grad gefordert wurde, genügt beim Moderna-Impfstoff eine Temperatur von -20 Grad. Entsprechend neuer Erkenntnisse ist beim BioNTech/Pfizer-Impfstoff eine zweiwöchige Lagerung von minus 25 bis minus 15 Grad möglich. Weiterhin kann der Impfstoff bis zu fünf Tage vor der Verwendung bei Kühlschranktemperatur aufbewahrt werden. Das ist natürlich eine große Erleichterung für die Logistik.

Wie viele Impfdosen gegen COVID-19 wird Deutschland erhalten?

Deutschland benötigt Impfstoff für eine Bevölkerung von 83 Millionen Menschen. Bestellt wurde eine Impfstoffmengen, die für weit mehr Menschen ausreicht. 

Eine Übersicht zum aktuellen Entwicklungsstand und der Bestellmenge für Deutschland hat die Bundesregierung veröffentlicht 

Wie sicher ist der Corona-Impfstoff?

Ein Impfstoff wird vor seiner Zulassung in Deutschland von den zuständigen Behörden und den Regulatoren geprüft. Er wird nur zugelassen, wenn er alle drei Phasen des klinischen Studienprogramms erfolgreich bestanden hat. Auch bei der beschleunigten Zulassung des Impfstoffes gegen SARS-CoV-2 wurden die drei Phasen nicht abgekürzt. Im Vergleich zu einem gewöhnlichen Zulassungsverfahren wurden einige Schritte parallel durchgeführt und nicht hintereinander. Dadurch konnte sehr viel Zeit eingespart werden. Die nationalen und internationalen Qualitätsstandards gelten immer auch bei anderen Impfstoffen. Wenn der Impfstoff am Markt ist und geimpft wird, werden die Hersteller streng bewacht und bewertet. Dabei werden besonders auch Nebenwirkungen erfasst. Das Paul-Ehrlich-Institut hat außerdem die Smartphone-App  SafeVac 2.0 entwickelt. Geimpfte Personen können mit dieser App darüber informieren, wie sie die Impfung gegen COVID-19 vertragen haben.

Zu welchen Nebenwirkungen kann es nach der Impfung mit einem mRNA-Impfstoff kommen?

Wie bei allen anderen Impfungen, kann es zu leichten Impfreaktionen kommen. Am häufigsten wurden Schmerzen an der Einstichstelle, Müdigkeit, Kopfweh, Muskelschmerzen, Schüttelfrost, Gliederschmerzen und Fieber beobachtet. Menschen über 55 Jahren hatten seltener Nebenwirkungen als jüngere. Häufiger treten die Begleiterscheinungen nach der zweiten Impfdosis auf. In zwei Fällen kam es zu einem allergischen Schock – die Patienten hatten jedoch vorher bereits anaphylaktische Schockzustände erlebt. Vermutlich reagierten die Patienten auf einen der Hilfsstoffe im Impfstoff – wahrscheinlich auf Polyethylenglykol (PEG). Dieser Stoff gehört zu den vier Lipid-Nanopartikeln, die eine Fetthülle um die veränderte Viren-mRNA bilden. Diese Nebenwirkungen sind sehr selten – dies bedeutet: Ein Fall auf mehr als 10.000 Geimpfte. Das Paul-Ehrlich-Institut und die Deutsche Gesellschaft für Allergologie und klinische Immunologie sehen jedoch dennoch keine Probleme, dass sich Allergiker impfen lassen. Es sei denn, es besteht eine bekannte Allergie gegen PEG. Auch Menschen, die bereits einmal einen allergischen Schock erlitten haben, können sich impfen lassen - es existiert kein generell erhöhtes Risiko für Menschen mit einer Allergie. Allerdings sollte man alle Risiken vorher genau mit dem Arzt besprechen und nach der Impfung eine längere Zeit beobachtet werden (mindestens 30 Minuten).

Weiterhin traten in sehr seltenen Fällen Herzmuskel- und Herzbeutelentzündungen auf. Diese Nebenwirkung zeigte sich innerhalb von 14 Tagen meist nach der zweiten Impfung und meist bei jüngeren Männern. Einige ältere Personen und Personen mit Vorerkrankungen sind daran verstorben. 

Geimpfte Personen können über die App SafeVac 2.0 angeben, wie gut sie die Impfung vertragen haben. Das Robert-Koch-Institut sammelt alle Hinweise. Auch unter www.nebenwirkungen.bund.de können Begleiterscheinungen gemeldet werden.

Warum ging die Entwicklung und Zulassung des Corona-Impfstoffes so schnell?

Noch nie wurde ein Impfstoff so schnell entwickelt, getestet und geimpft wie der aktuelle Impfstoff von BioNTech/Pfizer und Moderna gegen SARS-CoV-2. Manche Menschen befürchten deshalb eine übereilte Zulassung. Dennoch wurden trotz des Rekordtempos keine Abstriche bei der Sicherheit vor der Zulassung gemacht – sondern vielmehr die Zuversicht gewonnen, dass Impfstoffentwicklungen auch in Zukunft schneller gehen könnten. Dies wäre eine große Hoffnung für noch nicht geheilte Krankheiten oder neue, sich verbreitende Viren.

Bevor ein Impfstoff auf den Markt kommt und eine Zulassung bekommt, muss er mehrere Testphasen durchlaufen. Früher hat der Prozess zwischen sieben und 30 Jahren gedauert. Nun wurden aber vor allem Vorgänge, die früher unnötig viel Zeit verbraucht haben, beschleunigt, was eine schnellere Zulassung ermöglichte.

• Weniger Anfangsschwierigkeiten: Normalerweise muss bei einer neu auftretenden Infektionskrankheit erst einmal das Virus, seine Angriffsstelle an das Immunsystem und damit das Antigen identifiziert werden. Diese Phase dauerte normalerweise zwei bis fünf Jahre. Jetzt konnten die Forscher sofort beginnen, denn sie kannten die Familie und damit viele Gewohnheiten des Virus bereits. Nach kurzer Zeit war klar: Das Virus stimmt in vielen Eigenschaften mit den bekannten SARS- und MERS-Viren überein. An diesen Viren forschen die Wissenschaftler schon seit 2002 beziehungsweise 2012.
• Keine Geldsorgen: Normalerweise ist die Finanzierung einer Impfstoffentwicklung für Pharmaunternehmen schwierig und riskant. Zu groß ist das Risiko, dass auch nach langer Forschungsarbeit kein geeigneter Impfstoff gefunden wird. Jetzt aber war viel Geld da – mehrere Staaten haben finanzielle Hilfe geleistet. Deutschland gab etwa 750 Millionen Euro für die Unternehmen BioNTech, CureVac oder IDT Biologika in Zusammenarbeit mit dem Deutschen Zentrum für Infektionsforschung (DZIF) aus.
• Weniger Bürokratie: Oft verschlingt der Papierkram bei einer Impfstoffentwicklung unnötig viel Zeit, außerdem müssen die Unternehmen lange auf die Prüfung warten. Jetzt ging alles rasant: Die Weltgesundheitsorganisation hat geeignete Studienprotokolle entwickelt, um Verzögerungen zu vermeiden.
• Studienphasen wurden kombiniert: Laufen die drei Phasen der Studien sonst nacheinander und separat, konnte jetzt von einer Phase 1 direkt in eine Phase 2-Studie übergegangen werden. Auch das sparte Zeit. Zudem haben die europäischen Unternehmen der Europäischen Arzneimittelagentur EMA schon von Beginn an ständig Ergebnisse übermittelt. Die Prüfung lief parallel. Es herrschte kein Leerlauf.
• Viele Probanden: Ob ein Impfstoff wirksam ist, misst sich daran, wie viele Menschen sich in den unterschiedlichen Testgruppen infizieren. Denn nicht alle bekommen die Impfung – einer Kontrollgruppe wird nicht der echte Impfstoff, sondern ein Placebo gespritzt. Stecken sich dann mehr Menschen in der Placebo-Gruppe mit dem Virus an als in der Impfgruppe, scheint der Impfstoff zu wirken. Da bei der Corona-Pandemie so viele Menschen auf der ganzen Welt infiziert waren, konnte man viele Informationen über den Virus schneller als gewöhnlich bekommen.

Kann man nach einer Impfung dennoch andere Menschen mit dem Virus anstecken?

Aktuelle Studien deuten darauf hin, dass die aktuellen Corona-Impfstoffe schwere COVID-19-Erkrankungen verhindern und die Pandemie effektiv eindämmen können. Dennoch muss der Impfstoff nicht vor einer SARS-CoV-2-Infektion schützen. Ein geimpfter Mensch, der mit SARS-CoV-2 in Berührung kommt, kann das Virus weitergegeben. Wahrscheinlich ist er aber nicht so stark und nur kurz infektiös.

Wie lange wird der Impfstoff wirksam sein – wie lange ist man immun gegen COVID-19?

Auch mit einer Impfung kann man sich infizieren, allerdings hat eine Erkrankung nicht mehr so schwere Folgen. Einen vollständigen Schutz vor der Krankheit – wie zum Beispiel bei einer Masernimpfung – gibt es nicht. Auch wie lange man immun ist, ist noch nicht abschließend geklärt. Die Ständige Impfkommission (STIKO) empfiehlt daher besonders älteren Menschen, Menschen die betreut werden sowie dem Pflegepersonal eine Auffrischimpfung. Diese wird in der Regel sechs Monate nach der letzten Impfung durchgeführt.

Wirkt der mRNA-Impfstoff auch gegen Mutationen des Coronavirus?

Alle Informationen zu den an die neueren Virusvarianten angepassten Impfstoffe finden Sie hier.