Wie Impfstoffe wirken: Wissenschaft, Haupttypen und Geschichte erklärt

Impfstoffe funktionieren, indem sie dem Immunsystem eine harmlose Version des Antigens eines Erregers zeigen - der Teil eines Bakteriums oder Virus, den der Körper als fremd erkennt - nach Angaben des europäischen Regionalbüros der Weltgesundheitsorganisation. Diese Exposition trainiert das Immunsystem, ohne die Krankheit selbst zu verursachen.

Der Immunmechanismus

Wenn das Immunsystem auf ein Antigen trifft, produzieren weiße Blutkörperchen, sogenannte B-Lymphozyten, Antikörper, die so geformt sind, dass sie an dieses spezifische Antigen binden, erläutert die WHO Europe. Diese Antikörper können den Krankheitserreger direkt blockieren oder ihn zur Vernichtung durch andere Immunzellen wie Phagozyten markieren.

Das Immunsystem behält nach dieser Begegnung auch "Gedächtnis"-Zellen. Die WHO Europe vermerkt, dass eine natürliche Infektion bei einer ungeimpften Person sieben bis zwölf Tage dauern kann, bevor der Körper eine wirksame Abwehr aufbaut - eine Verzögerung, in der schwere Krankheit oder Tod auftreten kann. Eine Impfung ermöglicht es, dass die Gedächtnisreaktion im Voraus gebildet wird, sodass eine spätere Begegnung mit dem echten Krankheitserreger eine schnellere, stärkere Reaktion auslöst. Die WHO Europe merkt an, dass die Immunität durch dieses Gedächtnis Jahre, Jahrzehnte oder ein ganzes Leben lang anhalten kann, betont aber, dass Routine-Impfstoffe "sehr wirksam" sind, aber "keiner zu 100% wirksam" ist, weshalb einige Impfstoffe mehrere Dosen erfordern.

Aktive versus passive Immunität

Das CDC Pink Book, das Nachschlagewerk der Behörde über impfpräventable Krankheiten, unterscheidet zwei Wege zur Immunität. Passive Immunität kommt von Antikörpern, die von einer anderen Quelle stammen, wie ein Fötus, der während der Schwangerschaft mütterliche Antikörper erhält; sie bietet sofortige, aber vorübergehende Schutzmaßnahmen, die über Wochen bis Monate verblassen. Aktive Immunität entwickelt sich, wenn das eigene Immunsystem einer Person reagiert - entweder auf eine natürliche Infektion oder auf einen Impfstoff - und aufgrund des immunologischen Gedächtnisses hält sie normalerweise Jahre oder ein ganzes Leben lang an.

Hauptimpfstofftypen

Das CDC Pink Book unterteilt die meisten herkömmlichen Impfstoffe in zwei Kategorien. Lebendimpfstoffe enthalten eine abgeschwächte Form des Virus oder des Bakteriums, das immer noch im Körper repliziert und eine Immunreaktion hervorruft, die das Pink Book als "praktisch identisch" mit einer natürlichen Infektion beschreibt; diese benötigen normalerweise nur eine Injektion. Inaktivierte Impfstoffe können nicht replizieren und gibt es in mehreren Untertypen: Ganzzellimpfstoffe verwenden einen getöteten Krankheitserreger (Beispiele sind Polio-, Hepatitis-A- und Tollwutimpfstoffe); Untereinheitenimpfstoffe verwenden nur Schutzteile des Organismus (Influenza, Pneumokokken); Toxoidimpfstoffe verwenden ein inaktiviertes bakterielles Toxin (Diphtherie, Tetanus); Konjugatimpfstoffe verbinden chemisch ein Polysaccharid mit einem Protein, um die Reaktion bei jungen Kindern zu verbessern; und rekombinante Impfstoffe verwenden DNA-Technologie, um spezifische Antigene zu produzieren (Hepatitis B, HPV).

Zwei neuere Plattformen wurden während der COVID-19-Pandemie weit verbreitet verwendet. Die COVID-19-Impfstoff-Orientierung der CDC erläutert, dass mRNA-Impfstoffe, die in den Pfizer-BioNTech- und Moderna-Injektionen verwendet werden, im Labor hergestellte genetische Anweisungen liefern, die Muskelzellen anweisen, vorübergehend ein harmloses Stück des Spike-Proteins des Virus zu produzieren; das Immunsystem reagiert dann auf dieses angezeigte Protein, bevor die mRNA selbst vom Körper abgebaut und ausgeschieden wird. Protein-Untereinheits-Impfstoffe wie die von Novavax injizieren stattdessen das Spike-Protein-Stück direkt zusammen mit einem Adjuvans, das die Immunreaktion verstärkt.

Ursprünge: Von Variolation zu Jenners Impfstoff

Die Praxis, Menschen gezielt mit einer milderen Form einer Krankheit in Berührung zu bringen, um einen schweren Fall zu verhindern, ist älter als die moderne Impfung um Jahrhunderte. Die Impfgeschichte der WHO besagt, dass Variolation - die Verwendung von Material aus Pockengeschwüren zur Verursachung einer leichteren Infektion - möglicherweise bis 200 v. Chr. zurückreicht, mit dokumentierten Techniken in China ab Mitte der 1500er Jahre und in Indien im 18. Jahrhundert. Lady Mary Wortley Montagu führte die Praxis 1721 in Europa ein, nachdem sie dies im Osmanischen Reich beobachtet hatte, und in den amerikanischen Kolonien wurde die Technik, die durch versklavte Westafrikaner bekannt war, von Cotton Mather während eines Pockenausbruchs in Massachusetts 1721 bekannt gemacht.

Der moderne Impfstoff entstand im Mai 1796, als der englische Arzt Edward Jenner den achtjährigen James Phipps mit Material aus einem Kuhpockengeschwür auf der Hand der Meierin Sarah Nelmes impfte, nach Angaben der WHO-Geschichtsseite. Zwei Monate später, im Juli 1796, setzte Jenner Phipps absichtlich Pockenmaterie aus; Phipps entwickelte die Krankheit nicht, was ihn nach WHO zu "der ersten Person, die gegen Pocken geimpft wurde", macht. Weitere Tests bis 1801 bestätigten die Wirksamkeit der Methode.

Von obligatorischer Impfung zur globalen Ausrottung

Nach Angaben der WHO begann die obligatorische Pockenimpfung in Großbritannien und Teilen der Vereinigten Staaten in den 1840er und 1850er Jahren. In den 1950er Jahren entfernte eine wärmestabile, gefriergetrocknete Version des Impfstoffs die Notwendigkeit einer konstanten Kühlung und half bei einer breiteren Verbreitung. Die WHO forderte 1958 die globale Ausrottung der Pocken und das Intensivierte Pockenausrottungsprogramm begann 1967 unter Verwendung eines in der Sowjetunion entwickelten gefriergetrockneten Impfstoffs.

Die Krankheit wurde regional eliminiert: Südamerika 1971, Asien 1975 und Afrika 1977, besagt die WHO-Zeitleiste. Die Weltgesundheitsorganisation erklärte die Pocken 1980 offiziell für ausgerottet - die einzige menschliche Krankheit, die durch Impfung ausgerottet wurde, nach WHO-Bericht.