Impfstoffklassen



Die Geschichte von Edward Jenner ist gut bekannt, auch wenn eine Form der Impfung durch die gezielte Übertragung aus dem Sekret oder Wundschorf der Pocken in China schon in der Mitte des 16. Jahrhunderts, möglicherweise sogar schon wesentlich früher, gebräuchlich war, und auch Europa schon um die Mitte des 18. Jahrhunderts erreicht hatte.  Dies diente Jenner als Basis für seine Entdeckung und war ein Beispiel für einen viralen Lebendimpfstoff – die Pocken werden durch die DNA des Orthopoxvirus variola hervorgerufen, während das ganz ähnliche Orthopoxvirus vaccinia die Kuhpocken auslöst. Im letzten Jahr hat sich der Kreis geschlossen, denn die Pocken, die im Jahr 1980 für ausgerottet erklärt wurden, stellen eine potenzielle Bedrohung durch bioterroristische Attacken dar, so dass die Notwendigkeit entstand, wieder Pockenimpfstoffe herzustellen und einzulagern.

 











Heute, zweihundert Jahre nach Jenner, sind die Genome von Variola und Vaccinia komplett sequenziert.  Wir kennen die Struktur der Proteine und anderer Komponenten der Virushülle und können rekombinante Impfstoffe herstellen, die genauer spezifiziert, sicherer und einfacher zu fertigen und vermutlich auch einfacher zu lagern sind als die ursprünglichen Virusimpfstoffe. Für den sofortigen Bedarf werden Pockenimpfstoffe derzeit aus einem Vaccinia-Stamm hergestellt, der vom ursprünglichen, auf Kälberhaut produzierten Dryvax abstammt und in Zellkulturen von der Firma Acambis gezüchtet wird. Sie sind mit einem geringeren Risiko verbunden, Nebenwirkungen wie Enzephalitis hervorzurufen. In Europa produziert auch das Unternehmen Bavarian Nordic einen Impfstoff aus Zellkulturen von Vaccinia.

Diese Viren sind abgeschwächt (attenuiert). Das bedeutet, dass ihre Virulenz dadurch verringert wurde, dass sie mehrfach diverse Zellkulturzyklen durchlaufen haben. Beim Mumpsimpfstoff wird die Attenuierung durch eine Passage durch eine Hühnerembryo-Zellkultur erzielt. Andere attenuierte Impfstoffe wurden möglicherweise chemisch oder physikalisch behandelt. Ähnlich verhält es sich mit Totvakzinen und inaktivierten Impfstoffen. Die Erreger wurden zumeist mit Formalin behandelt, verfügen aber immer noch über den Effektormechanismus eines vollständigen Organismus. Ein Beispiel für einen derartigen Impfstoff ist Polio.

In bakteriellen Impfstoffen kann sich zwar noch ein kompletter Organismus befinden (dies ist zum Beispiel bei einem anderen „alten“ Impfstoff der Fall: BCG, einem attenuierten Bazillus zum Schutz von TBC), aber in der Regel handelt es sich um Impfstoffe, die ein Antigen oder eine Untereinheit enthalten. Gegen Toxin-produzierende Bakterien existieren Impfstoffe, die aus Toxoiden hergestellt wurden – modifizierten Toxinen, deren toxische Wirkung durch eine Modifizierung des Proteins ausgeschaltet wurde – z. B. bei Diphtherie. Bei Impfstoffen gegen bakteriämische Infektionen wird zumeist eine Komponente der Bakterienzelle verwendet –  ein Wandprotein oder Polysaccharid, wie zum Beispiel beim Meningitis-Vakzin.

Bis zur Mitte der Achtziger Jahre des 20. Jahrhunderts standen im Prinzip nur diese Impstoffarten zur Verfügung, die allerdings ein breites Spektrum der schlimmsten Infektionskrankheiten auf der Erde abdeckten. Dennoch gab es immer noch große Gruppen in der Bevölkerung, die nicht gegen relativ verbreitete Krankheiten geschützt waren. Insbesondere Kleinkinder konnten nicht wirksam gegen verbreitete Kinderkrankheiten wie Haemophilus geimpft werden. Dies lag daran, dass zwar ein Impfstoff vorhanden war, dieser war aber auf eine Immunreaktion gegen die Polysaccharide der bakteriellen Zellwand angewiesen. Bei älteren Kindern und Erwachsenen ist das Immunsystem reif genug, um eine Reaktion auf Polysaccharide zu entwickeln, die eine direkte B-Zell-Antwort auslösen, also unabhängig von den T-Zellen sind. Doch bei Säuglingen ist dies noch nicht der Fall.

Forschungen über den Wirkmechanismus des Immunsystems haben zu der Entdeckung geführt, dass die von den T-Zellen abhängige Antikörperreaktion nach dem Auslösen einer Reaktion Antikörper gegen jedes mit dem ursprünglichen Trigger assoziierte Fremdmaterial bildet. Infolgedessen würden, wenn die Zellwand-Polysaccharide, gegen die eine Immunantwort erforderlich ist, mit einem geeigneten Molekül verlinkt würden, das eine Reaktion auslöst, Antikörper gegen beide Moleküle produziert. Darauf beruht die Wirkung der immens erfolgreichen Konjugatimpfstoffe, die die Impfprogramme für Kinder revolutioniert haben. Eine breite Auswahl an derartigen Impfstoffen ist derzeit auf dem Markt, der erste war das Vakzin gegen Haemophilus influenzae B (Meningitis). In nur drei Jahren haben diese Vakzine die traditionellen Polysaccharid-Impfstoffe verdrängt.

Die Konjugation, also das Verbinden von zwei oder mehr unterschiedlichen Molekülen durch eine kovalente Bindung, wird mittlerweile bei einer breiten Palette von Vakzinen angewandt. Konjugatimpfstoffe gegen zahlreiche Serotypen von Pneumokokken-Infektionen stehen ebenso zur Verfügung wie Vakzine gegen andere Formen der Meningitis.

Konjugatimpfstoffe sind auch eine viel versprechende Option bei neu auftretenden Problemen mit alt bekannten Krankheiten. So kann beispielsweise das BCG-Vakzin gegen Tuberkulose bei immunsupprimierten Personen wie HIV-Infizierten nicht eingesetzt werden, da es sich um einen attenuierten bakteriellen Lebendimpfstoff aus vollständigen Erregern handelt. Allerdings ließe sich durch ein Konjugat aus einem geeigneten Toxoid mit einem Saccharid der Wand einer Tuberkulosezelle ein relativ einfacher Impfstoffe gewinnen, der stabil, gut charakterisiert, in Mengen produzierbar und in dieser Zielpopulation wirksam wäre.