Impfstoffe zum Schutz vor der Coronavirus-Infektion Covid-19
An Covid-19, der durch das Coronavirus SARS-CoV-2 verursachten Krankheit, erkranken auch nach drei Jahren Pandemie weiter weltweit viele Menschen. Die von etlichen Unternehmen entwickelten Impfstoffe haben jedoch beigetragen, die damit verbundenen Risiken zu senken. Und Firmen und Forschungsinstitute arbeiten an noch wirksameren Vakzinen.

Impfaktion in Deutschland
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In Deutschland wird wie in den meisten EU-Ländern ausschließlich mit Covid-19-Impfstoffen geimpft, die von der EU-Kommission nach der Prüfung durch die europäische Arzneimittelbehörde EMA eine Zulassung erhalten haben. Über Impfstofflieferungen und den Stand des Impfens informiert die Bundesregierung mit ihrem Impfdashboard.
Das Repertoire der hierzulande einsetzbaren Impfstoffe dürfte sich in den kommenden Monaten noch erweitern, denn weitere Anträge auf EU-Zulassung sind in Bearbeitung oder angekündigt. Und global gesehen sind noch weitaus mehr Impfstoffe in Entwicklung und zum Teil auch schon national zugelassen, als den EU-Markt erreichen werden.
Entwicklungsprojekte für Covid-19-Impfstoffe
Weltweit werden mehrere Hundert weitere Impfstoffprojekte vorangetrieben. Eine laufend aktualisierte Übersicht bietet die Weltgesundheitsorganisation WHO. Nur ein kleinerer Teil der Unternehmen und Forschungsinstitute verfolgt ausdrücklich das Ziel einer EU-Zulassung. Viele Impfstoffe sind für andere Weltregionen gedacht. Die folgende Abbildung zeigt Projekte, die ausdrücklich auch auf eine EU-Zulassung hinarbeiten und bei denen mindestens schon die Erprobung mit Freiwilligen begonnen hat. Weitere solche Projekte befinden sich noch im Laborstadium.
Gezeigt sind Unternehmen und Institute, deren Covid-19-Impfstoffe für die EU bestellt wurden (Flagge) oder die wahrscheinlich mit dem Ziel einer EU-Zulassung entwickelt werden (kein Anspruch auf Vollständigkeit). Grau hinterlegt: Varianten-angepasste Versionen von zuvor schon zugelassenen Impfstoffen (α = Alpha, β = Beta, o = Omikron ohne Subtyp-Angabe, BA.1 = Omikron BA.1, BA.2 = Omikron BA.2, BA.4/5 = Omikron BA.4 und BA.5, w = Wildtyp). Influ. = Impfstoff soll auch vor Grippe schützen. M = mRNA-Impfstoff, I = Impfstoff mit inaktivierten Erregern, Pe = Peptid-Impfstoff, Pr = Protein-basierter Impfstoff, V = Vektor-Impfstoff. Berühren Projekte Phase III und Zulassungsverfahren, wurde ein Teil der Zulassungsunterlagen schon eingereicht (Rolling Review). Quellen: EMA, EU-Kommission, vfa-Recherche; Stand: 31.03.2023
Über den Entwicklungsstand bei Covid-19-Impfstoffen für Jugendlichen und Kinder informiert der vfa hier.
Während viele Projekte noch auf einen Impfstoff der ersten Generation hinarbeiten, arbeiten einige Unternehmen und Institute bereits an Impfstoffen der zweiten Generation, die noch besser vor neuen SARS-CoV-2-Varianten schützen oder dafür sorgen sollen, dass Geimpfte das Virus auch nicht mehr – selbst symptomfrei – übertragen. Das erläutert ein eigener Artikel.
Entwicklung und Produktion von Covid-19-Impfstoffen in Deutschland
Deutschland zählt zu den Ländern mit besonders vielen Projekten für weitere Covid-19-Impfstoffe:
- Das Unternehmen BioNTech (Mainz, Marburg) mit Partner Pfizer: u.a. ein neuer bivalenter Impfstoff mit mRNA für veränderte (nicht nur stammangepasste) Antigene in Phase II; außerdem ein Impfstoff mit mRNA für nicht-Spike-Proteine in Phase I.
- Das Unternehmen CureVac (Tübingen) in Kooperation mit GSK (UK): zwei mRNA-Impfstoffe, einer mit unmodifizierter mRNA, einer mit modifizierter und zudem an Omikron angepasster mRNA. Status: beide in Phase I-Studie.
- Das Unternehmen Speransa Therapeutics in Koopertion it Prime Vector Technologies (PVT) (Tübingen): Vektorvirus-Impfstoff, adaptiert an die Beta-Variante. Status: in Phase I-Studie. Eine an die Omikron-Variante adaptierte Version ist in vorklinischer Entwicklung.
- Das Unternehmen Bavarian Nordic (Planegg): cVLP-Impfstoff ABNCoV2 (ausdrückliches Ziel: EU-Zulassung). Status: in Phase III-Studie.
- Die Universität Tübingen: Peptid-Impfstoff CoVac-1 speziell für Patient:innen in Krebsbehandlung oder anders verursachter Immunschwäche. Status: in Phase II-Studie.
- Das Start-Up baseclick Vaccines (Neuried bei München): mRNA-Impfstoff BCV-193N. Status: in vorklinischer Entwicklung.
- Die Tochter ContiVir des Max-Planck-Instituts für Dynamik komplexer technischer Systeme (Magdeburg): VLP-Impfstoff. Status: im Laborstadium.
- Die Universität Würzburg mit Aeterna Zentaris: Schluckimpfung auf Basis von oralem Typhus-Lebendimpfstoff. Status: im Laborstadium.
- Das Universitätsklinikum Erlangen: Vektorimpfstoff für Booster-Impfungen, der als Nasen- oder Mundspray verabreicht werden soll. Status: in vorklinischer Entwicklung.
- Die Universität München: Vektorimpfstoff auf Basis des MVA-Vektorvirus, der u.a. zu einer verbesserten T-Zell-Antwort führen soll. Status: k. A.
- Die Freie Universität Berlin, die Universitäten von Bern und Genf (Schweiz), das Friedrich-Loeffler-Institut sowie RocketVax (Schweiz): Covid-19-Impfstoff mit abgeschwächten (= attenuierten) SARS-CoV-2-Viren zur intranasalen Anwendung. Status: vorklinische Entwicklung.
- Das Konsortium vir4vac aus dem Universitätsklinikum Tübingen und der Abt. Molekulare Medizin des Max-Planck-Instituts für Biochemie in Martinsried: Vektorimpfstoff, der als Nasenspray verabreicht werden kann. Er soll bei Geimpften jegliche Vermehrungen von SARS-CoV-2 im Atemwegstrakt blockieren und so komplett unterbinden, dass ein Geimpfter andere anstecken kann.
- Klinikum der LMU München: nasal verabreichbarer Impfstoff mit mRNA oder DNA. Das Projekt wird vom deutschen Bundesminsterium für Bildung und Forschung gefördert. Status: Laborstadium
- Das Unternehmen ethris in Kooperation mit DIOSyn (UK), gefördert von CEPI: mRNA-Impfstoff gegen Covid-19 und andere Betacoronaviren. Status: Laborstadium
Außerdem wirken die folgenden Unternehmen und Forschungsinstitute unterstützend bei der Impfstoffentwicklung oder -produktion mit:
- Rentschler Biopharma (Laupheim): übernimmt die Aufreinigung des Impfstoffs von BioNTech/Pfizer
- Dermapharm (Brehna): wirkt an Fertigung des Impfstoffs von BioNTech/Pfizer mit
- Allergopharma (Reinbek) wirkt an der Herstellung des Impfstoffs von BioNTech/Pfizer mit (Fertigungsschritt Formulierung)
- Siegfried (Hameln): wirkt an Abfüllung und Verpackung des Impfstoffs von BioNTech/Pfizer und künftig auch von Novavax mit
- Sanofi (Frankfurt a.M.) wirkt an der Abfüllung des Impfstoffs von BioNTech/Pfizer mit
- Celonic (Heidelberg) wird den Impfstoff des niederlänischen Unternehmens Intravacc herstellen
- Merck (Darmstadt) hat zu rund 50 Projekten zur Entwicklung und Produktion von Covid-19-Impfstoffen weltweit beigetragen; zudem produziert das Unternehmen Lipide für den Impfstoff von BioNTech/Pfizer
- Lipoid: liefert Phospholipide für die Herstellung von mRNA-Impfstoffen
- Evonik produziert Lipide für den mRNA-Impfstoff von BioNTech/Pfizer in Hanau und Dossenheim
Zulassungsanforderungen für Covid-19-Impfstoffe
Weshalb ein neuer Impfstoff (anders als eine neue Version eines zugelassenen Impfstoffs) nicht ohne genehmigte klinische Studien entwickelt werden kann, erläuterte der Immunologe Markus Löffler vom Universitätsklinikum Tübingen am 23.03.2021 bei Spiegel Online
Für die EU-Länder (sowie Norwegen, Island und einige andere Staaten) ist die europäische Arzneimittelagentur EMA für die Zulassung von Covid-19-Impfstoffen zuständig; die Behörden der Mitgliedstaaten wirken dabei wesentlich an den Zulassungsverfahren mit. Die EMA bearbeitet alle Zulassungsverfahren für Covid-19-Impfstoffe prioritär. Zudem bietet sie Unternehmen an, dass sie einige Kapitel ihres Zulassungsantrags schon vor zur Bearbeitung einreichen und damit einen Rolling Review anstoßen können, während die Phase-III-Studie noch läuft.
Die EMA besteht (wie die meisten anderen Zulassungsbehörden weltweit) darauf, dass bei neuen Impfstoffen die Wirksamkeit und Sicherheit der Covid-19-Impfstoffe in klinischen Phase III-Studien in Pandemiegebieten belegt wird. Eine Zulassung dieser Impfstoffe bereits mit den Ergebnissen aus Phase II-Studien kommt nicht in Betracht.
Andere Anforderungen stellt die EMA, wenn es um die Zulassung von neuen Versionen eines zuvor schon zugelassenen Impfstoffs geht, die nur an einen neuen Virenstamm angepasst wurden.
Weitere Informationen zum Thema finden sich im Artikel "Wie Impfstoffe gegen Covid-19 erprobt werden" sowie hier.
Produktionskapazität und weltweiter Zugang
Die Unternehmen haben parallel zur klinischen Entwicklung große Anstrengungen unternommen, um auch die Großproduktion ihrer Impfstoffe zu ermöglichen. Mehr dazu steht im Artikel "Ausweitung der Liefermengen für Covid-19-Impfstoffe".
Arten von Impfstoffen
Die in der EU zugelassenen Impfstoffe gegen Covid-19 basieren auf mRNA, Vektorviren und Protein. Unter den Impfstoffen, die noch in Entwicklung sind, finden sich neben Impfstoffen des gleichen Typs auch solche, die noch von anderem Typ sind. Hier eine Übersicht über die wichtigsten Impfstoff-Typen:
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Protein-basierte Impfstoffe: Sie werden auch Subunit-Impfstoffe genannt und nach manchen Definitionen (siehe unten) zu den Totimpfstoffen gezählt, weil in ihnen keine lebenden Viren enthalten sind. Diese Impfstoffe enthalten einige Mikrogramm eines ausgewählten Proteins von SARS-CoV-2. Technisch wird das Protein aber nicht direkt aus dem Coronavirus gewonnen, sondern gentechnisch herstellt. Beispiele sind die Impfstoffe von Novavax (zugelassen), Sanofi / GSK und dem Texas Children's Hospital / Baylor College / Biological E (zugelassen in Indien). Typischerweise enthalten Impfstoffe mit Virusprotein noch einen Wirkverstärker (Adjuvans), der das Immunsystem direkt nach der Impfung in Alarmbereitschaft versetzt. Dadurch wird es besonders aufmerksam für das injizierte Fremdprotein und baut eine Abwehr dagegen auf; die kann dann auch die eigentlichen Viren bekämpfen. Impfstoffe mit Virusprotein haben sich schon gegen andere Krankheiten bewährt, beispielsweise Hepatitis B und Grippe (in letzterem Fall wird das Protein allerdings meist direkt aus den Viren gewonnen).
mRNA-Impfstoffe: Diese Impfstoffe enthalten statt eines ausgewählten Virusproteins das zugehörige Gen dafür; und zwar in Form einer mRNA (messenger-RNA), eingebettet in kleine Bläschen (Lipidnanopartikel), die sie schützen und ihnen das Eindringen in Zellen ermöglichen. Für Zellen sind mRNAs etwas Alltägliches, sie erstellen sich selbst ständig mRNA-Abschriften von Genen im Zellkern, wenn sie die entsprechenden Proteine herstellen wollen. Sie benutzen eine von außen zugeführte mRNA genauso wie eine eigene: Sie stellen mehrmals damit das darin beschriebene Protein her und bauen sie dann ab. Auf diese Weise entsteht nach der Impfung im Körper Virusprotein, das dann genauso das Immunsystem aktiviert, wie es Impfstoffe mit Virusprotein tun (gut dargestellt von #EUmythbusters). mRNA-Impfstoffe haben den Vorteil, dass das Herstellungsverfahren unabhängig vom jeweiligen Erreger immer gleich ist; man spart also Entwicklungszeit für das Produktionsverfahren. Zwei mRNA-Impfstoffe gegen Covid-19 sind in der EU zugelassen (von BioNTech/Pfizer und von Moderna), zudem noch mehrere an Virusvarainten angepasste Versionen dieser Impfstoffe. Weitere mRNA-Impfstoffe sind in Entwicklung.
DNA-Impfstoffe: Ähnlich wie mRNA-Impfstoffe sollen auch DNA-Impfstoffe funktionieren. Bei ihnen ist das Gen für ein Virusprotein auf einem Stück DNA enthalten (beispielsweise auf einem DNA-Ring [= Plasmid]). Nach dem Impfen muss das DNA-Stück in Zellen gelangen; und die Zellen müssen daraufhin davon ausgehend Abschriften in mRNA erstellen, die wiederum zur Herstellung von Virusprotein dienen, das dann wie bei einem Impfstoff mit Virusprotein wirkt. Es sind hier also noch mehr Schritte zum Erzielen der Impfwirkung nötig als bei mRNA-Impfstoffen; und damit die DNA überhaupt in die Zellen gelangt, sind besondere Impfgeräte erforderlich. Ein Vorteil gegenüber mRNA-Impfstoffen ist aber, dass DNA stabiler ist und DNA-Impfstoffe deshalb weniger stark gekühlt werden müssen. In Indien hat das Unternehmen Zydus die Zulassung für den ersten DNA-Impfstoff gegen Covid-19 erhalten, genannt ZyCoV-D (es ist damit sogar der weltweit erste DNA-Impfstoff überhaupt); bislang wurde aber noch keine EU-Zulassung beantragt. Daneben sind weitere DNA-Impfstoffe gegen Covid-19 in Entwicklung. So erprobt das Unternehmen Inovio seinen DNA-Impfstoff derzeit in einer Phase III-Studie der WHO (während es das eigene Studienprogramm terminiert hat). Das schwedische Karolinska-Institut arbeitet ebenfalls an e inem DNA-basierten Covid-19-Impfstoff und hat ihn schon mit Tieren erprobt. Kooperationspartner war u.a. die Universität Gießen.
Hintergrund: Weckruf ans Immunsystem – Wie Impfstoffe wirken
Impfstoffe mit Vektorviren: Wie bei mRNA- und DNA-Impfstoffen geht es bei Vektor-Impfstoffen darum, Körperzellen durch Einbringen eines Gens zur Bildung eines Proteins von SARS-CoV-2 zu bringen, das dann eine Abwehrreaktion im Immunsystem stimuliert (1)
. Das betreffende Gen wird hier jedoch mit Hilfe eines anderen, harmlosen Virus in die Zellen gebracht. Solche harmlosen, als Überbringer tauglichen Viren werden Vektorviren genannt. Beispiele sind einige Adenoviren von Schimpansen oder Gorillas und das „Modifizierte Vaccinia-Virus Ankara“ (MVA). In der EU zugelassen sind Vektor-Impfstoffe gegen Covid-19 von AstraZeneca und Janssen. Der Impfstoff Sputnik V des russischen Gamaleya-Instituts wird bei der EMA in einem Rolling Review begutachtet. Weitere Vektor-Impfstoffe sind in Entwicklung, beispielsweise ein inhalierbarer Impfstoff durch das Deutsche Zentrum für Infektionsforschung (DZIF) mit IDT Biologika und ein nasaler Impfstoff durch das Universitätsklinikum Erlangen. Auch Prime Vector Technologies (Tübingen) und Speransa Therapeutics arbeiten an einem Vektorimpfstoff. Schon vor der Corona-Pandemie gab es zugelassene Vektorviren-Impfstoffe gegen Ebola.
Impfstoffe mit inaktivierten SARS-CoV-2-Viren: Solche Impfstoffe basieren auf einem der ältesten Prinzipien der Impfstoffherstellung: Im Prinzip werden SARS-CoV-2-Viren selbst (produziert in Zellkulturen) als Impfstoff zur Stimulation einer schützenden Immunreaktion verwendet. Nur werden sie zuvor so geschädigt ("abgetötet"), dass sie nicht mehr zur Vermehrung fähig sind. Das kann mit unterschiedlichen Techniken erfolgen. Solche Impfstoffe zählen nach allen unterschiedlichen Definitionen zu den Totimpfstoffen. Ein Beispiel liefert der EU-zugelassene Impfstoff VLA2001 von Valneva.
Impfstoffe mit attenuierten SARS-CoV-2-Viren: Attenuierte Viren sind Viren, die Menschen infizieren und sich in ihnen vermehren können, aber nur langsam. So können sie keine schweren Symptome hervorrufen, aber eine Immunreaktion. Impfstoffe dieses Typs werden seit langem unter anderem gegen Mumps, Masern und Röteln eingesetzt. Nun werden solche Impfstoffe auch gegen Covid-19 entwickelt, u.a. von der Freien Universität Berlin in Verbindung mit den Universitäten von Bern und Genf (Schweiz), dem Friedrich-Loeffler-Institut sowie RocketVax (Schweiz).
Peptid-Impfstoffe: Solche Impfstoffe ähneln den Impfstoffen mit Virusprotein – sie enthalten beispielsweise kein genetisches Material, aber einen Wirkverstärker (Adjuvans). Aber statt ganzen Proteinen enthalten sie nur kleine Bruchstücke davon. Diese sind besonders gut dafür geeignet, nach dem Impfen eine schützende Abwehrreaktion durch T-Zellen (einen bestimmten Typ von Immunzellen) zu stimulieren. Das ist von Bedeutung für Menschen, die aufgrund einer Krebs-Chemotherapie oder eines angeborenen Immundefektes nicht gut Antikörper bilden können und daher auf ihre T-Zellen für eine Virenabwehr angewiesen sind. Noch ist kein solcher Impfstoff zugelassen, aber unter anderem die Universität Tübingen (CoVac-1) und das Berliner Unternehmen Belyntic arbeiten daran.
Totimpfstoffe
Der Begriff "Totimpfstoffe" wird uneinheitlich verwendet. Einige verstehen darunter nur Impfstoffe, die aus abgetöteten Erregern hergestellt werden. Andere fassen den Begriff weiter, etwas das deutsche Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) oder das Robert Koch Institut. In der nachfolgenden Tabelle wird zwischen mRNA-Impfstoffen, Vektorviren-Impfstoffen, DNA-Impfstoffen, Protein-basierten Impfstoffen, Peptid-Impfstoffen und Impfstoffen mit inaktivierten Erregern (= SARS-CoV-2) unterschieden. Unter die Definition des BMBF für Totimpfstoffe fallen die letzten drei Kategorien, das RKI zählt auch noch mRNA- und Vektorviren-Impfstoffe dazu.
Applikationsformen
Unterschiede gibt es auch bei den Applikationsformen. Zwar zielen die meisten Projekte auf injizierbare Impfstoffe ab, doch gibt es Ausnahmen. So verbindet sich mit der Entwicklung von über die Nase applizierbaren Impfstoffen die Hoffnung, Menschen so zu immunisieren, dass sich nicht nur selbst vor einem Krankheitsausbruch geschützt sind, sondern auch niemanden mehr mit SARS-CoV-2 anstecken könne. Mehr dazu steht im Artikel "Corona-Impfstoffe der nächsten Generation".
Daneben gibt es auch Projekte, die auf einen oral anwendbaren Impfstoff abzielen. Beispiele:
- Das Unternehmen Vaxart (USA) arbeitet an einem Vektorviren-Impfstoff, der als Raumtemperatur-stabile Tablette verabreicht werden kann, mit Freisetzung im Dünndarm. Eine Phase II-Studie hat begonnen.
- Oral, mit Tabletten, soll auch der DNA-Impfstoff bacTRL-Spike des kanadischen Unternehmens Symvivo angewendet werden. Derzeit läuft eine Phase I-Studie.
- Einen oral anwendbaren Lebendimpfstoff entwickelt die Universität Würzburg mit Aeterna Zentaris auf Basis einer Typhus-Schluckimpfung. Er ist noch im Laborstadium.
- Auch das argentinische National Scientific and Technical Research Councel (CONICET) arbeitet an einem oral anwendbaren Impfstoff.
- Das Universitätsklinikum Erlangen wiederum entwickelt einen Vektorimpfstoff für Booster-Impfungen, der als Mundspray (oder Nasenspray) verabreicht werden soll. Tierexperimente verliefen positiv.
Fußnoten
(1) mRNA-, DNA- und Vektor-Impfstoffe werden deshalb mitunter zu "genbasierte Impfstoffe" zusammengefasst.