Impfstofftypen im Überblick

Mit den Kuhpocken fing es an: Ende des 18. Jahrhunderts erkannte der englische Arzt Edward Jenner, dass eine Ansteckung gegen die echten Pocken immun machen konnte. Diese Entdeckung gilt als der Startschuss der aktiven Immunisierung. Bei einer Impfung lernt der Körper Antigene des Erregers kennen, um geeignete Immunreaktionen dagegen zu entwickeln. Er stellt Antikörper-produzierende B-Zellen her und aktiviert T-Zellen. Lange standen für die aktive Immunisierung nur drei Methoden zur Verfügung. Es konnten lebende, abgeschwächte Keime oder abgetötete Erreger oder nur Bruchstücke oder Teile von ihnen verabreicht werden. Seit der Coronapandemie haben sich zwei neue Impfstofftypen etabliert: Die Vektorimpfstoffe und die Nukleinsäure-Impfstoffe.

Um die traditionellen Impfstoffe herzustellen, braucht es Erregermaterial, also große Mengen an Bakterien oder Viruskopien. Bakterien können in Zellkulturen gezüchtet werden. Ein Großteil der Viren, etwa für den Influenza-Impfstoff, wird hingegen im Hühnerei erzeugt. Die Technologie reicht zurück bis ins Jahr 1931. Damals erkannte der Pathologe Ernest W. Goodpasture von der Vanderbilt University in Nashville, dass sich Viren in bebrüteten Hühnereiern kultivieren lassen. Das Ei als Brutstätte für Viren erwies sich bald als ideales Hilfsmittel, um die für Impfstoffe benötigten Viren in großen Mengen herzustellen. Der Prozess ist allerdings zeitaufwendig und verbraucht eine immense Menge an Eiern. Allein für die Grippeimpfstoffe werden jährlich weltweit um die 500 Millionen Eier benötigt. An die embryonierten Hühnereier werden hohe Qualitätsanforderungen gestellt. So müssen sie zum Beispiel aus infektiologisch kontrollierten Hühnerbeständen stammen und vollständig intakt, absolut sauber und keimfrei sein.

Im Zusammenhang mit den Influenzaimpfstoffen kam die Frage auf, welchen Einfluss eine mögliche Ei-Adaption auf die Wirksamkeit der Impfstoffe im Menschen hat. Um in Zellen wachsen zu können, binden Viren an Rezeptoren, die sich bei Säugetierzellen und Vogelzellen unterscheiden. Ein menschliches Influenzavirus muss sich daher anpassen, um in Vogelzellen wachsen zu können. Dabei könnte sich die Antigenität des charakteristischen Oberflächenproteins Hämagglutinin der Grippeviren leicht verändern. Möglicherweise stellt der Körper nach einer Impfung mit diesen Vakzinen Antikörper her, die weniger wirksam gegen die zirkulierenden Grippeviren sind.

Ein Teil der Impfstoffe gegen Viren wird bereits auf Zellkulturen zum Beispiel aus Hühnerfibroblasten hergestellt. Produktionsanlagen im industriellen Maßstab und die verglichen mit der Anzucht in Hühnereiern kürzeren Herstellungszeiten machen es möglich, schneller auf einen gesteigerten Bedarf zu reagieren. Laboranten beimpfen die Zellen mit Viren, die dann in Bioreaktoren unter genau kontrollierten, konstanten Bedingungen kultiviert werden. Die in die Zellen übertragenen Viren programmieren diese so um, dass sie Virenbestandteile produzieren, die zu kompletten Viren zusammengefügt werden können. Die fertigen Viren werden »geerntet« und gereinigt.