Infektionsforschung

In aufwendiger Schutzkleidung gehen diese Pflegekräfte im Ebola-Behandlungszentrum in Monrovia, Liberia, zu den Patienten. Das Zentrum wurde Ende 2014 gemeinsam vom Deutschen Roten Kreuz und der Bundeswehr eingerichtet.

 

Gegen Ebola wurde lange wenig getan. Erst als das tödliche Virus sich global ausbreitete, wurde der Ruf nach einem Impfstoff laut. Doch die Entwicklung kostet Zeit. Über Plattformtechnologien und standardisierte Verfahren kann der Prozess am Deutschen Zentrum für Infektionsforschung (DZIF) stark beschleunigt werden, um für den nächsten Notfall gerüstet zu sein – mit Erfolg.

InfektionsforschungWelt

Der schnelle Weg
zum Impfstoff

Text: Catarina Pietschmann

Beim bislang größten Ebola-Ausbruch in den Jahren 2014 und 2015 erkrankten in Guinea, Liberia und Sierra Leone mehr als 28.000 Menschen an der schweren Infektion. 11.000 von ihnen starben. Dabei war das Virus schon seit 1976 bekannt: Hätte es nicht längst einen Impfstoff geben können? Auch die aktuelle Epidemie in der Demokratischen Republik Kongo, im Grenzgebiet zu Uganda und Ruanda, kostete schon rund 1.900 Menschen das Leben.

Warum war man so schlecht vorbereitet? Impfstoffe – Vakzine – gegen seltene und vorwiegend in Ländern der Dritten Welt auftretende Erreger sind für die Pharmaindustrie wenig lukrativ. Zudem fanden alle früheren Ausbrüche in dünn besiedelten Gebieten Zentralafrikas statt. „Sie waren selbstlimitierend, endeten also ohne therapeutische Maßnahmen von allein, und konnten innerhalb weniger Monate durch Quarantäne- und Hygienemaßnahmen gestoppt werden", sagt Stephan Becker, Leiter des Instituts für Virologie an der Universität Marburg. Ganz anders aber in Westafrika. „Weil die Menschen hier viel durchs Land reisen, konnte sich das Virus in Windeseile ausbreiten, gelangte rasch in die Großstädte und Nachbarländer." Erst da wurde der Welt klar: Ein Impfstoff gegen das hochpathogene Virus muss her!

Pipeline für
neu auftretende
Infektions-
krankheiten

„Glücklicherweise gab es 2014 schon einen Impfstoffkandidaten, der an Affen getestet worden war. Da sind wir eingestiegen und haben am DZIF, dem Deutschen Zentrum für Infektionsforschung, eine Pipeline aufgebaut, die von der Identifizierung neuer Viren über deren Diagnostik bis zum Impfstoff reicht", erzählt Becker. Er koordiniert am DZIF den Forschungsbereich „Neu auftretende Infektionskrankheiten" und engagiert sich für die schnelle Impfstoffentwicklung. „Nach dreimonatigen Verhandlungen, die für mich gefühlt eine Ewigkeit dauerten, wurde unter dem Schirm der WHO die erste klinische Studie gestartet." Zeitgleich in Kenia, Gabun, der Schweiz – und in Hamburg am Universitätsklinikum in Eppendorf (UKE).

Infektiologin Marylyn Addo, die die Sektion Infektiologie am Universitätsklinikum Hamburg-Eppendorf leitet und hier und am Bernhard-Nocht-Institut für Tropenmedizin wissenschaftlich für das DZIF aktiv ist, berührt es noch heute, mit welchem Enthusiasmus die Probanden daran teilnahmen: „Wir hatten 30 Plätze in der Studie, hätten aber locker 120 Probanden aufnehmen können. Manche reisten bis zu sechs Stunden an und spendeten sogar ihre Aufwandsentschädigung für die Forschung." Der Impfstoff erwies sich als hochwirksam und sicher – und ging noch während der Epidemie in klinische Phase-II- und Phase-III-Studien nach Guinea, wo zum ersten Mal die Wirksamkeit, das heißt der tatsächliche Schutz vor einer Ebolaerkrankung, dokumentiert werden konnte.

Zunehmende Mobilität

Wenn sich ein Dromedar mit MERS infiziert, bekommt es häufig nur einen leichten Schnupfen. Bei den Menschen, die sich über das Tier mit dem Virus anstecken, kann es zu schweren Lungenerkrankungen kommen. Durch die zunehmende Mobilität und Globalisierung können sich Krankheiten wie diese auch international ausbreiten.

 

Die zunehmende Mobilität sorgt dafür, dass weltweit regelmäßig neue Viren auftreten.

Weitere Ausbrüche „hochwahrscheinlich"

Es treten weltweit regelmäßig neue Viren auf. So wurde beispielsweise das MERS-Coronavirus erstmals 2012 auf der arabischen Halbinsel identifiziert, SARS bereits 2003 in Südchina. „Dafür ist unter anderem die zunehmende Mobilität verantwortlich, gerade auch in Afrika, und die Tatsache, dass der Mensch aufgrund seiner wachsenden Population in immer mehr Bereiche vordringt, in denen er mit Tieren und dadurch mit den Erregern in Kontakt kommt", sagt Gerd Sutter. Der Virologe und Veterinärmediziner leitet das Institut für Zoonosen und Infektionsmedizin an der LMU in München und arbeitet im DZIF an der Impfstoffentwicklung. „Mit weiteren Krankheitsausbrüchen durch neue, hochpathogene Viren ist deshalb immer zu rechnen."

Übertragung durch Flughunde und Fledermäuse

Einige Infektionskrankheiten werden von Tieren auf Menschen übertragen. Zu diesen Zoonosen gehören unter anderem Ebola und SARS, deren Wirte nach heutigem Wissen Flughunde oder Fledermäuse sind.

 

Ebola gehört zu den Zoonosen, also zu Infektionskrankheiten, die von Tieren auf Menschen übertragen werden können. Die Virusreservoirs sind vielfältig: Ebola hat sich Flughunde als Wirte ausgesucht, Lassa Nagetiere, MERS Dromedare, SARS gleich mehrere Fledermausarten und Zika Mücken. Krim-Kongo zirkuliert in grasfressenden Weidetieren und wird unter anderem via Zeckenbiss an den Menschen weitergegeben.

Bei neuen Viren ist das Immunsystem zunächst machtlos

Die Wirtstiere sind für die Viren überlebenswichtig, denn sie selbst haben keinen Stoffwechsel. Viren bestehen nur aus einer Proteinkapsel sowie Erbsubstanz. Um sich vermehren zu können, benötigen sie ein anderes Lebewesen. Zwar leben sie auf dessen Kosten, bringen es aber meistens nicht um, denn im Laufe der Evolution haben sie sich gut mit ihm arrangiert. Auf eine andere Spezies wechseln Viren deshalb nur im Notfall. „Dass sie vom Tier auf den Menschen überspringen, ist schon wegen der Speziesbarriere ein seltenes Ereignis. Aber wenn es passiert, und sie dann auch noch von Mensch zu Mensch weiter übertragen werden, haben wir ein Problem", sagt Becker. Dringt ein neues Virus in den menschlichen Körper ein, ist das Immunsystem machtlos. Denn es verfügt nicht, beziehungsweise noch nicht, über Antikörper zur Abwehr. Durch Impfung mit dem abgeschwächten oder abgetöteten Virus oder einem sogenannten viralen Vektor, der Teile des Virusgenoms enthält, wird das Immunsystem angeregt, eben diese Antikörper zu produzieren.

Einen Impfstoff bis zur Marktreife zu entwickeln, ist jedoch ein langwieriger Prozess. Gerd Sutter weiß das aus eigener Erfahrung. Er forschte zuvor am Paul-Ehrlich-Institut, der Zulassungsbehörde für Impfstoffe in Deutschland. „Fünf bis zehn Jahre sind auch heute noch das Minimum", erklärt er. Erst nachdem die Vakzine am Tier, dann an gesunden Menschen sowie später an Infektionsgefährdeten getestet wurde und dabei ihre Sicherheit und Wirksamkeit bewiesen hat, kann die Zulassung beantragt werden. „Um den Prozess zu beschleunigen, nutzen wir am DZIF Plattformtechnologien und entwickeln standardisierte Verfahren", sagt Gerd Sutter.

Virusgenom blitzschnell entschlüsseln

Mithilfe des sogenannten Next Generation Sequencing lässt sich ein Virusgenom heute blitzschnell entschlüsseln. „Wir suchen nach Gensequenzen, die für Proteine codieren, welche als Ziele für die Immunantwort des Menschen infrage kommen", erklärt Stephan Becker. „Für einen Impfstoff wird so eine Sequenz in das Erbgut eines Virustyps eingesetzt, der dem Menschen nicht gefährlich werden kann." Etwa in ein rekombinantes Masernvirus. Oder, wie im Fall von Ebola, in das vesikuläre Stomatitis-Virus, das nur Huftiere krankmacht. Fertig ist die Lebendvakzine.

Wann und wo die nächste Epidemie oder gar Pandemie entsteht, ist nicht vorhersehbar. Sicher ist nur eines: Sie wird kommen. „Um nicht immer wieder zu spät zu sein hilft es nur, schon vorausschauend Impfstoffe gegen hochpathogene Viren zu entwickeln", betont Gerd Sutter. Dazu seien enorme finanzielle Mittel notwendig und auf die Pharmaindustrie könne man als Unterstützer kaum zählen. 2006 schlossen sich deshalb die EU-Kommission, Länder wie Norwegen, Deutschland, Japan und Kanada, Forschungseinrichtungen wie das DZIF, Impfstoffhersteller und private Geldgeber wie die Bill & Melinda Gates Stiftung und der Wellcome Trust zur Coalition for Epidemic Prepardness Innovations (CEPI) zusammen.

Speziallabor „EMLab“ in Guéckédou

In diesem kleinen Gebäude in Guéckédou im Südosten Guineas, nahe dem Epizentrum des Ebola-Ausbruchs im Jahre 2014, konnte ein mobiles Speziallabor „EMLab" aufgebaut werden. Tausende von Patientenproben wurden mit diesem transportablen Feldlabor vor Ort auf das Ebola-Virus getestet.

Zulassung als Notfallimpfstoff

Notfallimpfstoff

Eine Milliarde Euro steht CEPI nun zur Verfügung, um eine Prioritätenliste der WHO abzuarbeiten, auf der unter anderem Vakzine gegen das Marburg-Virus, Krim-Kongo, Lassa, SARS und Zika stehen. „Das klingt nach einem hohen Betrag, aber er schmilzt schnell dahin. Denn rund 100 Millionen Euro kostet es, bis ein neuer Impfstoff zugelassen ist", sagt Stephan Becker. Darum nimmt CEPI eine Abkürzung: Nach der Klinischen Phase II, wenn klar ist, dass der Impfstoff immunogen und sicher ist, kann er, nach Freigabe durch die WHO, als Notfallvakzine eingesetzt werden. Bis dahin sind rund 20 bis 50 Millionen Euro verbraucht. „100.000 Impfdosen werden nun produziert und eingelagert. Sie können beim nächsten Ausbruch für Impfkampagnen eingesetzt werden."

Die Ebola-Vakzine wurde für den Notfall zugelassen. Nach 40 Jahren gibt es damit endlich einen Impfstoff gegen die Krankheit!

Die Ebola-Vakzine hat die Zulassung für den Notfalleinsatz bereits. Es gibt also nach 40 Jahren endlich einen Impfstoff gegen die Krankheit! „Wir können den Erreger innerhalb von sechs Stunden diagnostizieren und die Vakzine ist zu 97,5 Prozent wirksam – was außergewöhnlich gut ist", sagt Marylyn Addo. „Zudem kann die Impfung sogar noch bis zu 48 Stunden nach Kontakt mit Ebola-Virus als Post-Expositionsprophylaxe eingesetzt werden."

Zwischen August 2018 und August 2019 wurden im Kongo schon mehr als 170.000 Dosen eingesetzt. Trotzdem ist die Epidemie noch nicht unter Kontrolle. „Mit den sogenannten Riegelungsimpfungen kommen wir in den am schwersten betroffenen Regionen im Kongo nur schwer an die Infizierten und ihre Kontaktpersonen heran", so Addo. „Zum einen sind bestimmte Bezirke des Landes nicht willig, Impfungen durchführen zu lassen. Zum anderen ist die Kampagne sehr gefährlich für das medizinische Personal, denn Milizen greifen derzeit immer wieder Behandlungszentren und Gesundheitsteams an", sagt Marylyn Addo. Das DZIF-Team konzentriert sich derzeit bereits auf den nächsten Gegner – MERS. Ein neuer Impfstoff aus München hat die klinische Phase-I-Prüfung am UKE in Hamburg erfolgreich absolviert. Er hat gute Chancen, nun in Saudi-Arabien, von wo aus das Virus in 26 weitere Länder getragen wurde, in die Phase II zu gehen.

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