Ein wissenschaftlicher Durchbruch in der Gentechnik – Von der Corona-Impfung bald zur Heilung von Krebs?

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Die Regierung Trump, große Teile des US-Kongresses, der brasilianische Präsident, der größte Teil der deutschen AfD und bedeutende Teile der Schweizer SVP haben in der Covid-Krise aktiv wissenschaftsbasierte Gesundheits- und Sicherheitsvorkehrungen untergraben, wissenschaftliche Erkenntnisse beiseite geschoben und bei vielen Gelegenheiten wiederholt die wissenschaftliche Integrität selbst in Frage gestellt. Dabei sind die jüngsten Erfolge bei der Entwicklung eines Impfstoffs gegen das Corona-Virus nichts weniger als einer der größten Triumphe der Wissenschaft in den letzten Jahren. Die Entwickler des Impfstoffs BNT162b2 der deutschen Firma BioNTech, das deutsch-türkische Ehepaar Ugur Sahin und Özlem Türeci, wurden 2020 sogar zur “Financial Times Person of the Year” gewählt. Es war erst das zweite Mal in der 50-jährigen Geschichte dieser Auszeichnung, dass sie an einen Wissenschaftler ging (im Jahr 2000 ging sie an den amerikanischen Biotechnologen Craig Venter, und 1999 wurde der Mathematiker und Computerpionier John von Neumann als “Financial Times Person of the Century” ausgezeichnet). Bei der Entwicklung, Logistik, Finanzierung, Überwachung der klinischen Studien und Herstellung arbeitete BioNTech mit der US-Firma Pfizer zusammen (in den US-Medien ist fälschlicherweise oft vom “Pfizer-Impfstoff” die Rede, doch Pfizer ist nur Lizenznehmer und in China überhaupt nicht beteiligt, wo die Lizenz für Vertrieb und Herstellung von der chinesischen Firma Fosun erworben wurde). Dennoch gibt es in der Bevölkerung eine weit verbreitete Skepsis gegenüber dem Impfstoff, was Anlass sein sollte, diesen Impfstoff genauer unter die Lupe zu nehmen.

Impfungen gegen virale und bakterielle Krankheiten sind eine der größten Erfolgsgeschichten der modernen Medizin. Sie hat das Auftreten von Infektionskrankheiten wie Masern, Mumps, Diphtherie und Röteln stark reduziert und andere wie die Pocken ausgerottet. Aber gegen sich schnell entwickelnde Krankheitserreger wie die Grippe oder neu auftretende Bedrohungen wie das Ebola- oder Zika-Virus erweisen sich herkömmliche Impfstoffansätze als nicht so effektiv. Generell regt ein Schutzimpfstoff das Immunsystem an, durch die Produktion körpereigener Schutzstoffe selbst eine erregerspezifische Immunkompetenz zu entwickeln, ohne die gesamte Infektionskrankheit selbst zu durchlaufen. Dazu werden in der Regel Lebend- oder Totimpfstoffe verwendet, abgeschwächte Erreger, die die Krankheit selbst nicht auslösen, im letzteren Fall noch vermehrungsfähig, im ersteren Fall abgetötet (d.h. nicht mehr vermehrungsfähig, bei Viren kann man eigentlich nicht von “Leben” sprechen). Als erste Form der Impfung diente Kuhpockenmaterial, daher das Wort Impfung vom lateinischen “vacca” für Kuh. Diese herkömmliche Form von Impfstoffen ist teuer und sehr langwierig in der Herstellung, der Umgang mit dem Material erfordert besondere Sicherheitsvorkehrungen, und es sind oft Wirkstoffverstärker, so genannte Adjuvantien, erforderlich, um die gewünschte Immunantwort zu erzielen.

An dieser Stelle kommen die immensen Fortschritte in der Gentechnik der letzten Jahre und die Entwicklung von “Gen-Impfstoffen” ins Spiel. Aufgrund ihrer höheren Wirksamkeit, besseren Sicherheit und kürzeren Herstellungszeiten könnten sie die zukünftige Entwicklung von Impfstoffen maßgeblich beeinflussen. Genetische Impfstoffe enthalten die Erbinformation des Erregers, die nach der Verabreichung von körpereigenen Zellen in entsprechende Proteine übersetzt wird. Wie bei einer echten Virusinfektion wird dadurch eine Abwehrreaktion des Immunsystems ausgelöst. Besonderes Augenmerk wird heute auf so genannte “mRNA-Impfstoffe” gelegt: Bei ihnen wird eine mRNA-Sequenz (messenger RNA) in den Körper eingebracht, die für ein bestimmtes spezifisches Protein des Virus (ein Antigen) kodiert. Diese genetische Information dient als Bauplan, nach dem die Zellen des Geimpften nun das entsprechende Virusprotein selbst herstellen können. Ist das Protein erst einmal im Körper produziert, wird es vom Immunsystem als unecht erkannt und durch entsprechende Antikörper und Gedächtnis-T-Zellen zerstört, so dass der Körper der geimpften Person auf die Bekämpfung des echten Antigens (also des echten Virus) vorbereitet ist. Im Fall des SARS-CoV-2-Virus ist das in der mRNA kodierte Zielprotein das spezielle Corona-Spike-Protein, das auf der Oberfläche von Sars-CoV-2 sitzt und an Wirtszellen andockt. Dadurch ist der Körper in der Lage, Zellen mit diesem Protein zu zerstören, ganz so, als ob er mit dem echten Corona-Virus infiziert worden wäre und nun immun dagegen ist.

Gegenüber herkömmlichen Impfstoffen in Form von abgetöteten toten oder lebenden abgeschwächten Viren hat die Verwendung von mRNA mehrere vorteilhafte Eigenschaften:

  1. Sicherheit: mRNA-Impfstoffe werden nicht mit Erregerpartikeln oder inaktivierten Erregern hergestellt, sind also nicht infektiös. mRNA kann auch nicht in die DNA dringen (leider werden zu diesem Punkt über die soziale Medien erhebliche Fehlinformationen verbreitet). Daher gibt es weder das Risiko einer Infektion noch das einer Veränderung der DNA. Zudem wird mRNA durch normale zelluläre Prozesse schnell abgebaut. Ohne Schutz geschieht das durch im Körper überall vorhandene Enzyme sogar innerhalb von Minuten. Seine in vivo-Halbwertszeit kann (und muss) durch verschiedene Modifikationen und Verabreichungsmethoden reguliert werden (s.u.). mRNA-Impfstoffe sind daher sicherer als herkömmliche Impfungen.
  2. Wirksamkeit: Die klinischen Studienergebnisse zahlreicher verschiedener Anbieter deuten darauf hin, dass mRNA Impfstoffe eine sehr zuverlässige Immunantwort hervorrufen und von gesunden Menschen mit wenigen Nebenwirkungen gut vertragen werden. mRNA ist der minimale genetische Vektor, weshalb eine Anti-Vektor-Immunität vermieden wird und mRNA-Impfstoffe wiederholt verabreicht werden können.
  3. Kostengünstige und schnelle Herstellung: Auf spezifische Viren ausgerichtete mRNA-Impfstoffe können sehr schnell, kostengünstig, mit leicht verfügbaren Materialien und in grossen Mengen hergestellt werden. Ihre gesamte Produktion erfolgt im Labor, und der Prozess kann standardisiert und skaliert werden, was eine schnelle Reaktion auf zukünftige grosse Ausbrüche und Pandemien ermöglicht. Der Startschuss der Forschungsaktivitäten zur Entwicklung eines mRNA Impfstoffs gegen SARS-CoV-2 weltweit war die Veröffentlichung der genetische Sequenz des Virus am 10. Januar 2020. Bereits am 16. März ging der erste COVID-19-Impfstoffkandidat in die klinische Prüfung am Menschen. Nächstes Jahr werden Milliarden von Impfdosen zur Verfügung stehen.

Weil mRNA im Körper so schnell abgebaut wird, war ihre Verwendbarkeit bis vor kurzem sehr beschränkt. Aus diesem Grund waren frühere klinische Studien bei Influenza und Tollwut nicht so erfolgreich wie gehofft. Weil deren Wirkung weniger durchschlagend war, waren grössere RNA-Mengen notwendig. Bis zur Entwicklung des Covid-Impfstoffes BNT162b2 hatte es daher noch keine Zulassung eines  mRNA-Impfstoffs für die Anwendung am Menschen gegeben. Hier liegt nun der Fortschritt: Um den Transport zu erleichtern und die mRNA ausrechend lang zu erhalten, bis sie im Zellinneren angekommen ist, wird der RNA-Strang in ein grösseres Molekül (in so genannte Liposomen) eingebaut, sozusagen verpackt. Die mRNA-Impfstoffe müssen daher (wie herkömmliche Impfstoffe) eingefroren und bis kurz vor der Verabreichung gekühlt werden.

 

mRNA-Impfstoffe werden aber nicht nur gegen Infektionskrankheiten entwickelt, sondern auch gegen verschiedene Krebsarten, wo sie ebenfalls ermutigende Ergebnisse zeigen. So waren Sahin und Türeci bis zum Ausbruch der Corona-Pandemie vornehmlich auf Krebsbehandlungen konzentriert. Krebsimpfstoffe sind eine Form der Immuntherapie, bei der der Impfstoff das Immunsystem dazu bringt, sich selbst gegen den Krebs zu richten. So wird längst an Zellimpfstoffen geforscht, bei denen die mRNA-Sequenz im Impfstoff so gestaltet ist, dass sie krebsspezifische Antigene kodiert. Es gibt bereits über 50 klinische Studien für mRNA-Impfstoffe für eine Reihe von Krebsarten, darunter Blutkrebs, Melanom, Glioblastom (Hirntumor) und Prostatakrebs. So sequenzierten Forscher zum Beispiel die Genome von Tumoren von Patienten mit Melanom. Sie stellten die jeweilige mRNA her, die die mutierten Proteine kodierten, die spezifisch für die Krebsarten der Patienten waren und so eine Immunantwort auslösen konnten, und machten daraus patientenspezifische Impfstoffe. Acht von dreizehn geimpften Personen blieben bis zu zwei Jahre später tumorfrei.

Es könnte durchaus sein, dass die Covid-10 Pandemie der Startschuss für einen breiten Durchbruch in der Behandlung von Krebs- und Infektionskrankheiten durch genetische Impfstoffe und patientenspezifische Medikamente sein wird. Bis die Wissenschaftsskeptiker, Gentechnik-Gegner und Impfgegner dies verstanden haben, wird aber vermutlich leider noch ein wenig mehr Zeit vergehen.

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