Einfach erklärt: Wie funktioniert ein mRNA-Corona-Impfstoff?
Die erstmals entwickelten mRNA-Impfstoffe sollen effektiv vor einer Covid-19-Erkrankung schützen. Doch können sie wirklich sicher sein, wenn alles so schnell ging – und was passiert bei einer Impfung im Körper? Ein Faktencheck.
Noch nie wurden Impfstoffe so schnell hergestellt wie gegen Covid-19 – und nicht nur das: Die Impfstoffe von Biontech/Pfizer und Moderna nutzen ein neues Verfahren. Sie basieren auf der sogenannten mRNA-Technologie.
Wie funktionieren die mRNA-Impfstoffe?
Die Corona-Impfstoffe von Biontech/Pfizer und Moderna sind die ersten mRNA-basierten Impfstoffe, die in Deutschland zugelassen worden sind und in Masse verimpft werden. Gänzlich neu und unerprobt ist die Technologie allerdings nicht. Wissenschaftler forschen an diesem Ansatz bereits seit mehr als zwanzig Jahren. Ursprünglich stammt er aus der Krebstherapie.
Das besondere an den mRNA-Impfstoffen ist, dass der Körper die Impfung quasi selbst herstellt: Die Impfstoffe enthalten im Gegensatz zu etablierten Vakzinen keine abgeschwächten oder abgetöteten Viren, sondern lediglich eine Bauanleitung für einen Bestandteil des Covid-19-Erregers. Dafür wird ein kleines Stück Erbinformation in Form sogenannter Messenger-RNA (mRNA) mit Nanopartikeln aus Fett umschlossen und in Muskelzellen geschleust. Diese mRNA ist im Labor künstlich hergestellt worden.
Der Vorteil: So lässt sich mRNA-Impfstoff schnell und in hoher Stückzahl herstellen. Zum Vergleich: Für die Produktion von Grippe-Impfstoffen werden jedes Jahr mehrere Hundert Millionen Hühnereier benötigt, in denen die Viren heranreifen. Die abgeschwächten Grippe-Viren bekommt der Patient dann gespritzt.
dpa
Im Körper stellen die menschlichen Zellen dann aus der mRNA selbst ein Eiweiß des Virus her. Im Falle von Sars-CoV-2 ist es das sogenannte Spike-Protein auf der Oberfläche des Virus. Es regt das menschliche Immunsystem zur Bildung von Abwehrstoffen an.
„Tatsächlich ist es aber nur ein ungefährliches Protein, nicht das Virus selbst, gegen das der Körper ankämpft. Gelangt der Erreger zu einem späteren Zeitpunkt dann aber wirklich in die Zellen, hat der Körper schon die nötige Immunabwehr aufgebaut und kann das Virus ohne Erkrankung direkt inaktivieren“, erklärt Friedemann, Direktor des Instituts für Virologie an der Universität Gießen.
Die Folge: Menschen werden immun. Diesen Mechanismus erachten Wissenschaftler als extrem effektiv bei der Vermeidung von Infektionskrankheiten.
Wieso sind die mRNA-Impfstoffe so schnell zugelassen worden?
Dass zuvor kein Medikament oder Impfstoff auf mRNA-Basis zugelassen war, liegt nicht an der Wirksamkeit des Verfahrens. „Die hätte Ihnen schon vor zehn Jahren jeder Molekularbiologe bescheinigt“, so Weber. Vielmehr sei die Herstellung von mRNA-Präparaten technisch extrem aufwändig, ihre Haltbarkeit gering, die Anfälligkeit für störende Umwelteinflüsse immens, der Transport etwa in Arztpraxen oder Kliniken kompliziert, erklärt der Experte.
Die Ressourcen dafür hätten bislang gefehlt. „Aber je größer die Not und die Hoffnung auf Linderung durch ein Präparat, desto mehr Geld fließt bekanntlich. Durch die Pandemie war der Druck offensichtlich so groß, dass so viele Mittel wie noch nie in die Entwicklung geflossen sind.“
Wenngleich die Schritte des Testverfahrens für die Impfstoffe in den vergangenen Monaten so schnell abgelaufen sind wie nie zuvor, wurde keine Phase übersprungen. Vielmehr wurden sie zeitlich verschränkt, Teilergebnisse bereits an die Zulassungsbehörden zur Überprüfung geschickt, während andere Prüfphasen noch nicht abgeschlossen waren. Das hat den Prozess stark beschleunigt.
Bedenken, dass die Präparate durch die verkürzte Entwicklungsphase gefährlich oder weniger zuverlässig getestet worden sein könnten, halten Experten für unbegründet. „Es werden alle regulären Verfahrensschritte eingehalten“, sagt Virologe Weber.
Christoph Spinner, Infektiologe und Oberarzt des Münchner Uniklinikums rechts der Isar, erklärte zum Impfstart in Deutschland: „Den veröffentlichten Informationen zu den bisherigen Impfstudien nach gibt es bei den mRNA-Impfstoffen bisher keine wesentlichen Sicherheitsbedenken.“
Führt eine mRNA-Impfung zu Genveränderungen?
Weil Corona-Mittel von Biontech und Moderna erstmals über die sogenannte mRNA funktionieren, florierten im Netz einige Unwahrheiten über die neuartige Impftechnologie. So hieß es etwa, dass eine mRNA-Impfung zu Genveränderungen führe. Das ist jedoch ausgeschlossen.
Zwar werden bei der Impfung Erbinformation in Form der sogenannten mRNA injiziert. Allerdings können diese nicht in die menschliche DNA eingebaut werden. Das verhindert schon die unterschiedliche chemische Struktur beider.
Zudem erreicht die mit der Impfung aufgenommene mRNA gar nicht die Zellkerne, in denen das Erbgut in Form von DNA lagert. Die Botenmoleküle wandern nur ins Zellplasma, wo sie abgelesen und dann rasch abgebaut werden – so schnell, dass es lange als ausgeschlossen galt, sie überhaupt therapeutisch nutzen zu können.
Können die mRNA- Impfstoffe bei Frauen zu Unfruchtbarkeit führen?
Die These, dass die mRNA-Impfstoffe bei Frauen zu Unfruchtbarkeit führen könnten, ist ebenfalls nicht erwiesen. Menschen, die das behaupten, stützen ihre Argumentation in der Regel auf die vermeintliche Ähnlichkeit zwischen dem sogenannten Spike-Protein des Coronavirus, mit dem der Erreger an menschliche Zellen andockt, und einem körpereigenen Protein namens Syncytin-1. Dieses ist für eine gesunde Ausbildung der Plazenta notwendig – ergo: Die gebildeten Antikörper könnten nicht nur das Coronavirus bekämpfen, sondern auch eine Schwangerschaft verhindern, so die Hypothese.
Mediziner halten diese Behauptung jedoch für weit hergeholt. Der Grund: Dass die Aminosäuresequenzen einzelner Proteine teilweise übereinstimmen, ist vollkommen normal. Das Protein Syncytin-1 und das Spike-Protein des Sars-CoV-2-Erregers besitzen dabei nur eine sehr kleine Gemeinsamkeit in ihrer Aminosäuresequenz. Eine Immmunreaktion gegen Syncytin-1 ist deshalb höchst unwahrscheinlich.
Auch Krebspatienten profitieren von mRNA-Impfstoffen
Dass mRNA-Impfstoffe mit Hochdruck weiterentwickelt wurden, wird auch der Krebsmedizin zugutekommen. Sie könnten die Behandlung von Patienten erheblich einfacher, schneller und günstiger machen, erklärt Dirk Jäger im Gespräch mit FOCUS Online. Er ist Leiter der Abteilung Medizinische Onkologie am Nationalen Centrum für Tumorerkrankung in Heidelberg.
„Mit der mRNA-Technologie könnte man ein geeignetes Krebsmedikament innerhalb von vier bis sechs Wochen produzieren. Das Verfahren ist nicht so teuer wie einen Eiweiß-Impfstoff mit der notwendigen Reinheit herzustellen“, vergleicht Jäger.
Anders als bei einem Corona-Impfstoff, der für alle Patienten gleichermaßen geeignet sein soll, braucht jeder Krebspatient ein speziell auf die Mutationen seines Tumors abgestimmtes Medikament. Das sei ein riesiger Aufwand, sagt Jäger, den ein mRNA-Verfahren aber deutlich verringern könne. Daher forschen auch Onkologen bereits seit Jahren an mRNA-Impfstoffen. Mit der Suche nach einer Corona-Impfung bekomme die Technologie nun „einen riesigen Schub nach vorne“ – davon könnten diverse medizinische Bereiche profitieren.
Die große Herausforderung: Im Gegensatz zu Sars-CoV-2 sind Krebszellen keine fremden Viren, die in den Körper eindringen, sondern mutierte Zellen des eigenen Körpers. Dadurch ist es wesentlich schwieriger, das Immunsystem mithilfe eines Impfstoffs dazu zu bringen, gegen diese Mutationen vorzugehen, als es gegen fremde Eindringlinge scharf zu machen.
Im Fokus der Krebsforschung steht nicht primär ein Impfstoff, der vor einer Erkrankung schützen soll – so wie die Corona-Impfung vor Covid-19 –, sondern bereits vorhandene Tumore bekämpfen kann. Ein potenzieller Impfstoffkandidat wäre daher laut Jäger ein Patient, dessen Tumor bereits operativ entfernt wurde, der aber immer noch mikroskopisch kleine Tumorreste im Körper trägt. In einem solchen Fall könne ein Impfstoff „hoch effektiv sein“, um diese Reste zu entfernen.
Der Patient würde zunächst im Abstand von ein bis zwei Wochen, später seltener, eine Impfung erhalten, um die Immunantwort des Körpers immer wieder anzuregen. Jäger betont jedoch, dass Patienten immer zunächst eine klassische Therapie durchlaufen müssten, sei es eine Operation, Chemo- oder Strahlenbehandlung, bevor eine Impfung sinnvoll zum Einsatz kommen kann. Ersetzen wird ein Impfstoff eine Krebstherapie in den meisten Fällen also nicht, aber möglicherweise ergänzen.
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