Impfstoffe funktionieren, indem sie dem Immunsystem ein harmloses Stück eines Erregers – ein sogenanntes Antigen – zeigen, damit der Körper Antikörper und Gedächtniszellen aufbaut, ohne die eigentliche Krankheit zu erleiden. Die Entwicklung eines Impfstoffs erfordert Jahre von präklinischen Tests und drei Phasen klinischer Studien am Menschen, bevor Behörden wie die FDA ihn zulassen. Der vollständige Schutz nach einer Impfung dauert typischerweise einige Wochen, da das Immunsystem Zeit braucht, um dauerhafte Abwehrmechanismen aufzubauen.
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Jeder Impfstoff, unabhängig von der Technologie, basiert auf demselben grundlegenden Prinzip: Er lehrt das Immunsystem, einen bestimmten Krankheitserreger zu erkennen, bevor eine Person je auf die echte Sache trifft. Nach Angaben der Weltgesundheitsorganisation enthalten Impfstoffe abgeschwächte oder inaktivierte Teile eines Organismus – ein sogenanntes Antigen –, die die Abwehrkräfte des Körpers auslösen, ohne die Krankheit selbst zu verursachen.
Was passiert im Körper nach einer Impfung
Nach der Injektion wird das Antigen (oder die genetischen Anweisungen zu dessen Herstellung) von Immunzellen aufgenommen. Die U.S. Centers for Disease Control and Prevention (CDC) erklären, dass dieser Prozess B-Lymphozyten aktiviert, die Antikörper produzieren, die sich an den Krankheitserreger binden und ihn neutralisieren, sowie T-Lymphozyten, die die Reaktion koordinieren und infizierte Zellen zerstören.
Das Pink Book der CDC, ein Nachschlagewerk für Gesundheitsfachleute, beschreibt dies als Auslösung humoraler Immunität – Antikörperproduktion durch B-Zellen – und zellvermittelter Immunität, angetrieben durch T-Zellen. Nach der anfänglichen Reaktion werden einige B-Zellen zu langlebigen Gedächtniszellen, die im Blut und im Knochenmark verbleiben und schnell vermehrt werden können, wenn der echte Krankheitserreger später auftaucht.
Dies erklärt, warum die durch einen Impfstoff oder eine Infektion aufgebaute aktive Immunität Jahre oder ein Leben lang andauern kann, wie die CDC erklärt, im Gegensatz zur passiven Immunität – wie Antikörper, die von einer Mutter auf ein Neugeborenes übertragen werden – die innerhalb von Wochen bis Monaten verblasst, weil der Körper die Antikörper nicht selbst hergestellt hat.
Die WHO weist darauf hin, dass der vollständige Schutz nicht unmittelbar eintritt: Das Immunsystem braucht Zeit, um Antikörper und Gedächtniszellen zu produzieren, und einige Impfstoffe erfordern mehrere Dosen, die Wochen oder Monate auseinander liegen, um einen dauerhaften Schutz aufzubauen. Die CDC ergänzen, dass es bei COVID-19-Impfstoffen typischerweise einige Wochen nach der Impfung dauert, bis der Körper die relevanten T- und B-Lymphozyten produziert.
Die verschiedenen Technologien hinter Impfstoffen
Nicht jeder Impfstoff liefert das Antigen auf die gleiche Weise. Das Pink Book der CDC und die WHO beschreiben mehrere noch heute verwendete etablierte Kategorien.
Hauptimpfstofftypen und wie sie das Antigen liefern
Typ
Wie es funktioniert
Beispielkrankheiten
Abgeschwächte Lebendimpfstoffe
Eine abgeschwächte, aber lebende Version des Virus vermehrt sich kurzzeitig im Körper und ahmt eine natürliche Infektion genau nach
Masern, Mumps, Röteln, Windpocken
Inaktivierte (Ganzorganismus)
Eine abgetötete Version des Virus oder Bakteriums, das sich nicht vermehren kann; benötigt oft mehrere Dosen
Polio, Hepatitis A, Tollwut
Untereinheit / Rekombinant
Nur ein bestimmter Proteinbestandteil des Erregers wird verwendet, um eine Reaktion auszulösen
Grippe, Pneumokokken, Hepatitis B, HPV
Toxoid
Verwendet ein inaktiviertes Toxin, das vom Bakterium produziert wird, statt des Bakteriums selbst
Diphtherie, Tetanus
Virusvektor
Ein harmloses, unverwandtes Virus wird so entwickelt, dass es ein Stück des Zielpatheogens trägt und liefert
Ebola-Impfstoffe
mRNA / Nukleinsäure
Genetische Anweisungen weisen die eigenen Zellen des Körpers an, das Antigen kurzzeitig zu produzieren, auf das das Immunsystem dann abzielt
COVID-19-Impfstoffe (Pfizer-BioNTech, Moderna)
mRNA-Impfstoffe funktionieren anders als ältere Typen, weil sie keinen Teil des Virus selbst enthalten. Die CDC erklären, dass im Labor hergestellte mRNA die eigenen Zellen des Körpers anweist, ein harmloses Stück des Zielproteins zu produzieren – bei COVID-19-Impfstoffen ein Fragment des Spike-Proteins. Das Immunsystem reagiert auf dieses Protein als fremd, erzeugt Antikörper und aktiviert T-Zellen, woraufhin die Zellen die mRNA abbauen und als Abfall entfernen.
Protein-Subunit-Impfstoffe wie der COVID-19-Impfstoff von Novavax injizieren stattdessen das tatsächliche Spike-Protein-Fragment direkt, gepaart mit einem Adjuvans – einem Inhaltsstoff, der speziell zur Verstärkung der Immunreaktion hinzugefügt wird, laut CDC.
Wie ein Impfstoff aus dem Labor in die Klinik kommt
Bevor ein Impfstoff eine klinische Studie erreicht, durchläuft er eine explorative und präklinische Phase, in der Forscher ihn in Labor- und Tierstudien testen, um zu beurteilen, ob er sicher sein wird und eine nützliche Immunreaktion auslöst, nach Angaben der U.S. Food and Drug Administration (FDA). Entwickler reichen dann einen Investigational New Drug-Antrag bei der FDA ein, bevor Menschentests beginnen können.
Menschentests durchlaufen drei Hauptklinische Phasen, wie von der FDA beschrieben:
Phase 1 – eine kleine Studie, in der Regel mit 20 bis 100 gesunden Freiwilligen, die sich hauptsächlich auf Sicherheit und erste Anzeichen einer Immunreaktion konzentriert.
Phase 2 – erweitert auf Hunderte von Teilnehmern mit unterschiedlichen Gesundheitsprofilen, vergleicht verschiedene Dosen und überwacht häufige Nebenwirkungen.
Phase 3 – testet Tausende von Teilnehmern, oft gegen eine Placebo-Gruppe, um die reale Wirksamkeit zu messen und seltenere Nebenwirkungen zu erfassen.
Falls die Daten dies unterstützen, reicht der Hersteller einen Biologics License Application-Antrag zur Überprüfung durch die FDA ein, bevor die Zulassung erteilt wird. Auch nach der Zulassung eines Impfstoffs überwacht die FDA seine Sicherheit weiterhin durch Post-Marketing-Überwachungssysteme wie das Vaccine Adverse Event Reporting System (VAERS). Die FDA erklärt, dass es keinen festen Zeitrahmen für den Gesamtprozess gibt, da er von der Komplexität des Impfstoffs und den in jeder Phase generierten Daten abhängt.
Die WHO vermerkt, dass historisch gesehen nur etwa jeder fünfte Impfstoffkandidat, der klinische Studien erreicht, letztendlich genehmigt wird.
Vor der COVID-19-Pandemie hatte noch keine die vollständige Genehmigung durchlaufen für die Verwendung beim Menschen, obwohl einige DNA-Impfstoffe, einschließlich solcher gegen bestimmte Krebsarten, menschliche Studien durchliefen.
— Weltgesundheitsorganisation
Fragen
Wie lange dauert es, bis ein Impfstoff zu wirken beginnt?
Nach Angaben der CDC dauert es typischerweise einige Wochen nach der Impfung, bis das Immunsystem genügend Antikörper- und T-Zell-basierter Schutz produziert hat, weshalb Menschen sich kurz nach der Impfung noch infizieren können.
Kann ein Impfstoff dir die Krankheit geben, gegen die er schützt?
Inaktivierte, Subunit-, Toxoid-, Virusvektor- und mRNA-Impfstoffe können die Krankheit nicht verursachen, weil sie keinen lebenden, krankheitsverursachenden Krankheitserreger enthalten, laut CDC. Abgeschwächte Lebendimpfstoffe enthalten ein abgeschwächtes Virus, das nicht dazu ausgelegt ist, bei gesunden Menschen Krankheiten zu verursachen, obwohl sie bei Menschen mit geschwächtem Immunsystem im Allgemeinen vermieden werden.
Was ist der Unterschied zwischen einem mRNA-Impfstoff und einem herkömmlichen Impfstoff?
Herkömmliche Impfstoffe liefern normalerweise ein Stück des Pathogens selbst (oder eine abgeschwächte/abgetötete Version davon), während mRNA-Impfstoffe genetische Anweisungen liefern, die den eigenen Zellen einer Person sagen, ein Stück des Antigens vorübergehend zu produzieren, laut CDC.
Warum dauert die Impfstoffentwicklung normalerweise so lange?
Die FDA beschreibt einen mehrphasigen Prozess – präklinische Tests, drei Phasen von Menschenversuchen und behördliche Überprüfung – jeder dazu ausgelegt, Sicherheit und Wirksamkeit zu bestätigen, bevor ein Impfstoff zugelassen werden kann; die Behörde erklärt, dass es keinen festen Zeitrahmen gibt, da er von den in jeder Phase generierten Daten abhängt.
Bietet ein Impfstoff lebenslange Immunität?
Es hängt vom Impfstoff und der Krankheit ab. Das Pink Book der CDC vermerkt, dass die durch Impfung erzeugte aktive Immunität Jahre oder ein Leben lang andauern kann, obwohl einige Impfstoffe Auffrischungsdosen erfordern, um schützende Antikörper- und Gedächtniszellenspiegel zu erhalten.
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