Aktuell sinkt zwar die Anzahl der Infizierten, die akute Phase der Corona-Pandemie scheint abzuklingen. Jedoch stellt sich die Frage, wie man die Corona-Infektionen dauerhaft unter Kontrolle halten kann. Impfstoffe sind eine der effektivsten Methoden zum Schutz vor Krankheiten und haben sich unter anderem schon bei FSME oder Influenza bewährt. Ein Impfstoff zum Schutz vor einer Infektion mit dem Coronavirus ist derzeit aber noch nicht verfügbar.
Die Autorin
Christina Nicolodi ist Virologin und promovierte medizinische Wissenschafterin. Seit mehr als 15 Jahren ist sie in der Entwicklung und Zulassung von biotechnologischen Arzneimitteln tätig und berät pharmazeutische Hersteller bei der Entwicklung von innovativen Medikamenten.
Zu Open Science
Der gemeinnützige Verein Open Science – Lebenswissenschaften im Dialog ist im Bereich der Wissenschaftskommunikation tätig und versteht sich als Drehscheibe zwischen Wissenschaft und Öffentlichkeit. Er organisiert Projekte und Veranstaltungen zu Themengebieten aus den Lebenswissenschaften und unterstützt Wissenschaftler/innen bei der Öffentlichkeitsarbeit.
Üblicherweise dauert die Entwicklung von Medikamenten – von ihrer Entdeckung bis zur Marktreife – viele Jahre. Von 10.000 Molekülen, die entdeckt werden, schaffen es einige wenige bis zur Marktreife. Die Kosten dafür sind in der Regel immens: Erforschung und Entwicklung eines Medikamentes kosten im Durchschnitt etwa 900 Millionen Euro. Dabei gilt: Je komplexer das Medikament, desto teurer und länger die Entwicklung.
Von der Pharmaindustrie wird weltweit mit Hochdruck an der Entwicklung eines effektiven Impfstoffes zum Schutz vor einer Infektion mit SARS-CoV-2 gearbeitet. Laut der europäischen Gesundheitsbehörde wurden in Europa bereits zwei klinische Studien gestartet. Am 5. Mai berichtete die Weltgesundheitsorganisation von weltweit 8 Impfstoffkandidaten, die bereits am Menschen getestet werden und weiteren 100 in Entwicklung.
Die Phasen der Impfstoffentwicklung
Die Entwicklung von Impfstoffen wird üblicherweise in sechs Schritte eingeteilt: (1) die Phase der (Grundlagen)Forschung (exploratory), (2) die Präklinische Entwicklung (pre-clinical), (3) die Klinische Entwicklung (clinical), (4) den Zulassungsprozess und die Genehmigung sowie (5) die Herstellung und (6) Qualitätskontrolle.
In der ersten Phase, der Forschung, werden mögliche Kandidaten auf ihre Eigenschaften und ihre Wirksamkeit gegen den Krankheitserreger hin untersucht. Das Screening möglicher Kandidaten ist jedoch aufwendig und mit enormen Kosten verbunden. Letztendlich eignen sich maximal 25 aus 1.000 Molekülen, um mit dem zweiten Schritt, der präklinischen Entwicklung zu starten. Zuvor muss jedoch ein Herstellungsprozess etabliert werden, der der „Guten Herstellungspraxis“ (Good Manufacturing Practice, GMP) folgt. Im Wesentlichen bedeutet dies, dass der Prozess reproduzierbar sein muss und dass hinsichtlich Qualität, Reinheit, Räumlichkeiten und Kontrollen strenge Regeln zu befolgen sind. Für Impfstoffe gelten zusätzliche Richtlinien, da sie meist subkutan oder intramuskulär verabreicht werden und daher steril sein müssen.
Gibt es einen Kandidaten, der unter den strengen nationalen und internationalen Richtlinien produziert werden kann, beginnen die präklinischen Tests. Im Labor werden Analysen zur Charakterisierung, der Infektiosität und des Verhaltens des Moleküls an ausgewählten Zellkulturen durchgeführt (In vitro Tests). In Anschluss daran werden Studien in Tieren durchgeführt, um erste Hinweise zur Sicherheit, Wirksamkeit aber auch zu möglichen gesundheitsschädlichen (toxischen) Eigenschaften zu erhalten. Häufig stellt sich die Frage, ob Studien an Tieren wirklich notwendig sind und nicht durch Testungen in Zellkulturen ersetzt werden können. Leider lassen es jedoch der derzeitige Stand der Wissenschaft und die gesetzlichen Rahmenbedingungen nicht zu, auf eine Analyse des Wirkstoffes in Tieren komplett zu verzichten.
Ist ein Wirkstoff auch nach diesen Studien vielversprechend, kann mit der klinischen Testung in Menschen begonnen werden. Die klinische Entwicklung wird in drei Phasen eingeteilt. In Phase 1 wird der Impfstoff nur an einer kleinen, begrenzten Anzahl an freiwilligen und gesunden Menschen (Probanden) getestet. In dieser Phase möchte man in erster Linie die Sicherheit des Impfstoffes erforschen. Die Kriterien für eine Teilnahme an diesen frühen Studien ist daher meist begrenzt auf junge, oft männliche Probanden ohne Vorerkrankungen. In Phase 2 wird die Produktion vergrößert und der Impfstoff an einer größeren Gruppe an Menschen getestet. Die Anwendung an Kindern und älteren Menschen wird nun ebenfalls erprobt, wieder unter Anwendung strengster Richtlinien. In Phase 3 der Entwicklung wird die Herstellungskapazität auf Marktgröße erhöht und der Impfstoff an mehreren 1.000 Menschen hinsichtlich seiner Sicherheit und Effizienz erforscht.
Raschere Verfahren bei Pandemien
Für die Entwicklung von Impfstoffen in Pandemien, wie es für jene zum Schutz vor SARS-CoV-2 zutrifft, gelten etwas vereinfachte Bedingungen, um eine raschere Verfügbarkeit zu gewährleisten. Nach den jüngsten Richtlinien der International Coalition of Medicines Regulatory Authorities (ICMRA), einer globalen Vereinigung zahlreicher europäischer und nicht-europäischer Gesundheitsbehörden (wie Australien, Russland oder USA), der Europäischen Kommission und der WHO, sind die Vorgaben für Studien verkürzt, und der Impfstoff muss nur an wenigen 100 Probanden getestet werden, bevor der Hersteller einen Antrag auf Zulassung stellen kann. Ein Zulassungsverfahren für Impfstoffe dauert in der Regel zwischen 18 und 24 Monate. Für pandemische Impfstoffe gibt es die Möglichkeit, das Zulassungsverfahren zu beschleunigen, was die Zeit um etwa ein Drittel der regulären Zeit verkürzt.
Wie schnell ein Impfstoff verfügbar sein wird, hängt jedoch nicht nur von Forschung und Entwicklung ab. Auch die Produktionskapazität muss hier berücksichtigt werden, um möglichst vielen Menschen den Zugang zu einer Impfung zu ermöglichen. Da das von einem Hersteller alleine schwer zu stemmen ist, ist es wichtig, dass möglichst viele Impfstoffe die Zulassung erreichen. Die österreichische Bundesregierung etwa fördert unter anderem die Entwicklung von Medikamenten und neuartigen Therapiemöglichkeiten mit 23 Millionen Euro. Weiters hat die Bill & Melinda Gates Foundation angekündigt, die Produktion von sieben potenziellen Impfstoffkandidaten im Kampf gegen Corona in Millionenhöhe zu unterstützen.
Daneben gründen Unternehmen sogenannte Product Development Partnerships, um gemeinsam und mit Unterstützung von Universitäten, Stiftungen, Regierungs- und Hilfsorganisationen an einem Impfstoff zu forschen. CEPI ist zum Beispiel eine Allianz, die von Norwegen, Indien, der Gates Foundation, der Wellcome Trust und dem World Economic Forum gegründet wurde, um mit finanzieller Unterstützung anderer Länder Impfstoffe zu entwickeln, die für ein Unternehmen alleine nicht finanzierbar wären.
Gut Ding braucht Weile
Seit mittlerweile vier Monaten hält SARS-CoV-2 die Welt fest im Griff. Fieberhaft suchen Forschungseinrichtungen und die Pharmaindustrie ein wirksames Medikament zur Vorbeugung und Behandlung von Covid-19. Remdesivir, ein antiviraler Wirkstoff für die Behandlung von Infektionskrankheiten mit RNA-Viren, wurde kürzlich von der amerikanischen Behörde zur akuten Behandlung schwerer Krankheitsverläufe zugelassen. Jedoch wird nur eine Immunisierung durch einen wirksamen Impfstoff auf lange Sicht die Ausbreitung des Virus bremsen. Dass ein Impfstoff noch dieses Jahr verfügbar sein wird, ist unwahrscheinlich. Die europäische Gesundheitsbehörde geht davon aus, dass frühestens im Frühling 2021 ein Impfstoff zugelassen wird. Bis es soweit ist, werden wir weiterhin auf unsere Begrüßungsbussis und Umarmungen verzichten müssen.
Dieser Gastbeitrag entstand in Kooperation mit Open Science – Lebenswissenschaften im Dialog.