Berlin - Um Menschen vor einer Infektion mit Sars-CoV-2 zu schützen, wird ihnen fremdes Erbgut eingeschleust? Diese Vorstellung löst Ängste vor etwaigen gravierenden Nebenwirkungen und Folgen aus. Wenn man die Technologie näher betrachtet, zeigt sich jedoch, dass die Risiken sehr überschaubar sind. Ein Überblick über die wichtigsten Fragen. 

Womit wird geimpft?

RNA-Impfstoffe enthalten Messenger-RNA, auf Deutsch Boten-RNA, kurz mRNA. Sie dient als Arbeitskopie des Gencodes und enthält die Bauanleitung für ein Protein. RNA ist verwandt mit dem Erbmaterial DNA (Desoxyribonukleinsäure). RNA ist die Abkürzung für den englischen Begriff Ribonucleic acid (Ribonukleinsäure). Die bislang am weitesten in der Entwicklung fortgeschrittenen Impfstoffe gegen das neuartige Coronavirus von den Firmen Biontech und Moderna enthalten den Bauplan für das sogenannte Spikeprotein von Sars-CoV-2. Die Spikeproteine sitzen wie kleine Stacheln außen auf dem Virus und dienen bei einer natürlichen Infektion als eine Art Türöffner in die Zellen. Gelangt diese mRNA in menschliche Zellen, ist sie dort in der Zellflüssigkeit, dem Zytoplasma, eine von Tausenden Arbeitskopien. Denn die Proteinfabriken der Zellen, die Ribosomen, nehmen fortlaufend mRNA auch aus dem eigenen Erbgut entgegen und stellen entsprechende Eiweiße her. Nach der Impfung produzieren einige Zellen somit auch das Spikeprotein von Sars-CoV-2.

Wie kommt die Wirkung zustande?

Nach der Impfung produzieren einige Zellen aus der injizierten mRNA das Spikeprotein von Sars-CoV-2 und auch geben dieses nach außen ab. Weil sich die fremden Proteine somit zeitweise in und außerhalb der Zelle befinden, hat das Immunsystem die Chance, einerseits Antikörper zu bilden, die direkt Viren unschädlich machen  und andererseits spezifische T-Zellen, die im Fall einer natürlichen Ansteckung virusinfizierte Zellen erkennen und eliminieren. 

Kann sich das menschliche Genom durch die Impfung verändern?

Es gibt Befürchtungen, dass sich die Impf-RNA in das Erbgut des Menschen integrieren könnte. Das ist jedoch biologisch ausgeschlossen, denn die Chromosomen des Menschen befinden sich gut geschützt im Zellkern – und die gesamte Proteinfabrikation findet außerhalb des Zellkerns statt, im Zytoplasma. Darüber hinaus müsste die RNA zunächst in DNA übersetzt werden, die Form, in der das Erbgut des Menschen im Zellkern vorliegt. „Das heißt also, die mRNA kommt gar nicht an den richtigen Ort“, sagt der Infektiologe Leif-Erik Sander im Gespräch mit dem Deutschlandfunk. „Vor allen Dingen gibt es keine Enzyme in unserem Körper, die die mRNA wieder in eine DNA umschreiben könnten", ergänzt er. Ähnlich urteilen alle seriösen Wissenschaftler: „Wir haben keinerlei Hinweise darauf, dass die RNA in den Zellkern gelangen und sich ins Genom integrieren könnte“, sagt Carlos A. Guzmán, Leiter der Abteilung Vakzinologie am Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung in Braunschweig.

Stellt eine gleichzeitige HIV-Infektion eine Gefahr dar?

Zurzeit wird diskutiert, ob eine gleichzeitige Infektion eines RNA-Geimpften mit bestimmten anderen Viren wie Hepatitis-B oder einem Retrovirus wie HIV eine Gefahr darstellt. Denn diese Viren können die Bildung eines Enzyms namens Reverse Transkriptase in der Wirtszelle hervorrufen, die RNA in DNA umschreiben – was eine Integration ins Erbgut eher denkbar erscheinen lässt. Allerdings sind Gefahren durch diese Enzyme eher konstruiert, denn Reverse Transkriptasen schreiben nicht wahllos RNA in DNA um. Sie funktionieren nur mit spezifischen RNA-Molekülen, Startsequenzen genannt. Sie sind daher so spezifisch, dass sie einzig das Umschreiben dieses einen Virusgenoms ermöglichen. Auf diese Weise stellen zum Beispiel HI-Viren sicher, dass nur ihr Erbgut und nicht andere RNA umgeschrieben und ins Genom integriert werden. Das bedeutet: Die Wahrscheinlichkeit, dass über mRNA das Erbgut der Geimpften verändert wird, beträgt quasi null.

Foto: Getty Images/koto_feja
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Was bewirken die Nanopartikel?

Es ist relativ einfach, eine RNA im Labor herzustellen. Ungleich schwieriger ist es, die Moleküle unversehrt in menschliche Körperzellen zu schleusen. Deshalb muss die Impf-RNA gut verpackt werden. Moderna, Biontech und auch die deutsche Firma Curevac aus Tübingen, die Anfang der Woche mit Phase-3-Studien ihres Impfstoffs begonnen hat, verwenden dafür lipidhaltige Nanopartikel (LNP). Das sind winzig kleine Tröpfchen aus fettartigen Substanzen (Lipiden). Über den Aufbau der Nanopartikel in den aktuellen Impfstoffkandidaten ist wenig bekannt - dies sind Betriebsgeheimnisse.

Es ist aber davon auszugehen, dass die grundsätzliche Struktur so ist, wie sie sich bei gentherapeutischen Verfahren bewährt hat. Weil die RNA negativ geladen ist, verwendet man Lipide, die an ihrer Außenseite eine positive Ladung tragen. „Daran kleben RNA-Moleküle wie kleine Härchen“, sagt Claus-Michael Lehr, Professor für Biopharmazie und Pharmazeutische Technologie an der Universität des Saarlandes und Direktor des Helmholtz-Instituts für Pharmazeutische Forschung in Saarbrücken. „Weil die Gesamtladung der Nanopartikel immer noch positiv ist, binden diese an die negativ geladenen Zellmembran.“ Diese Zellhülle stülpt sich daraufhin ein und nimmt den Nanopartikel auf - absorptive Endozytose nennt sich dieser Prozess.

Die Impfstoffhersteller müssen bei der Zusammensetzung dieser Lipo-Nanopartikel eine Gratwanderung vollbringen. „Einerseits braucht es eine gute Bindung an den Nanopartikel, damit die RNA geschützt ist - etwa vor Enzymen, die Erbsubstanz abbauen“, erklärt Lehr, der selbst im Labor mit solchen Carrier-Systemen arbeitet. „Andererseits darf die Bindung auch nicht zu stark sein, denn in der Zelle muss sich die RNA von dem Partikel lösen.“ Hier haben Biontech und Moderna vermutlich unterschiedliche Schwerpunkte gesetzt, die zu verschiedenen Lagerungstemperaturen führen. „Der Moderna-Impfstoff hat wahrscheinlich eine bessere Bindung an den Nanopartikel, der Biontech-Impfstoff wird sich wahrscheinlich besser in der Zelle lösen“, sagt Lehr. 

Der  Pharmazeut sieht in den Träger-Lipiden eher keine Gefahren. „Es ist wahrscheinlich, dass die Hersteller der RNA-Impfstoffe Lipide benutzen, die bereits als pharmazeutische Hilfsstoffe etabliert sind“, sagt Claus-Michael Lehr. „Ansonsten wären vor der Zulassung umfangreiche Toxizitätstests erforderlich gewesen, die sehr viel Zeit in Anspruch genommen hätten.“ Wahrscheinlich sei, dass sogar vor allem natürliche Lipide verwendet worden seien, wie sie zum Beispiel bei Menschen verwendet würden, die über die Blutbahn ernährt werden müssen. „Diese Partikel sind dem HDL- oder LDL-Cholesterin ganz ähnlich“, sagt Lehr. „Damit kommt der Körper gut zurecht.“

Zwar gab es in der Vergangenheit auch Studien, die für LNP im Tierversuch, denen zufolge diese Partikel Entzündungsprozesse fördern könnten.  Allerdings unterscheiden sich die Bestandteile vermutlich stark von denen bei den aktuellen Impfstoff. Auch Vakzinologe Carlos A. Guzmán sorgt sich nicht wegen der Nanopartikel: „Da Regulationsbehörden weltweit die klinischen Studien bis einschließlich Phase 3 zugelassen haben, gehe ich davon aus, dass von den enthaltenen Substanzen kein Risiko ausgeht.“ Auch aus Phase-1- Studien, die schon Jahre zurück liegen wurden keine Probleme mit der Sicherheit der mRNA-Impfstoffe bekannt.

Enthalten RNA-Impfstoffe bedenkliche Zusätze?

Gegenüber Impfstoffen, die aus Proteinen hergestellt werden, haben RNA-Vakzine einen großen Vorteil: Sie kommen ohne künstliche Hilfsstoffe aus. Diese auch Adjuvantien genannten Substanzen – bekannt sind vor allem Aluminium-Salze – standen schon häufig in der Kritik, etwa weil sie zu Rötungen, Schwellungen und Schmerzen an der Injektionsstelle führen können. „Die RNA selbst ist einer der besten Wirkverstärker einer Immunantwort, die wir kennen“, sagt Christian Münz, Professor für Virale Immunbiologie an der Universität Zürich. Dieser Mechanismus ist einleuchtend, da fremde RNA ein sicheres Zeichen dafür ist, dass sich Erreger, also vor allem Viren, im Körper vermehren. Doch dieser Vorteil von RNA-Impfstoffen kann sich ins Gegenteil verkehren - wenn die RNA eine überschießende Immunantwort hervorruft. Deswegen  konstruieren Forscher ihre RNA-Impfstoffe aus Bausteinen mit geringfügigen Änderungen. So wird eine überschießende Antwort des angeborenen Immunsystems verhindert. Trotzdem springt dieser Teil der Immunabwehr nach einer Impfung offenbar sehr häufig an – und führt zu den vorübergehenden Nebenwirkungen, die bei diesen Vakzinen recht häufig sind.

Welche Nebenwirkungen gibt es?

Sogenannte minderschwere Komplikationen wie Rötungen, Schwellungen und Schmerzen an der Injektionsstelle treten nach Verabreichung eines RNA-Impfstoffs relativ häufig auf. Aus den im Fachmagazin New England Journal of Medicine veröffentlichten Ergebnissen der Phase-3-Studie des Biontech-Vakzins BNT162b2  geht hervor, dass vor allem jüngere Menschen in den sieben Tagen nach der Impfung häufig über Schmerzen an der Einstichstelle klagten: Bei Probanden bis 55 Jahre berichteten rund 80 Prozent davon, bei den Älteren waren es etwa 70 Prozent. Auch Müdigkeit und Kopfschmerzen traten bei mehr als der Hälfte der Probanden auf. Mit Fieber reagierten zwischen 11 und 16 Prozent der Studienteilnehmer, bedenklich erhöht, also über 40 Grad Celsius war es jedoch nur bei zwei von mehr als 44.000 Probanden.

„Nebenwirkungen sind häufiger und teils auch intensiver als bei anderen zugelassenen Impfstoffen“, konstatiert der Virologie-Professor Thomas Mertens, Vorsitzender der Ständigen Impfkommission, in einem Statement für das Science Media Center. Allerdings seien keine schweren Impfstoff-assoziierten Nebenwirkungen mit Schäden beobachtet worden. Über spät auftretende sowie seltene unerwünschte Arzneimittelwirkungen ließen sich bislang keine Aussagen machen. Mertens: „Das ist bei sehr seltenen UAW aber immer so.“ Informationen darüber folgen jedoch. So überwacht Biontech alle Studienteilnehmer nach der zweiten Impfung zwei Jahre lang. Und auch wenn die ersten Impfstoffe zugelassen sind, ist eine Nachbeobachtung vorgesehen.

Grafik: BLZ/Sabine Hecher, Quelle: Nature, Paul-Ehrlich-Institut, dpa 
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