COVID19-Vektor-Impfstoffe – Genfähren in die Zelle

Für eine Impfserie zweimal hintereinander den gleichen Vektor-Impfstoff zu verabreichen, ruft nicht nur die gewünschten Antikörper gegen das aktuelle Coronavirus auf den Plan, sondern auch unerwünschte Antikörper gegen den Vektor. COVID-19-Vektor-Impfstoffe bringen gleich eine ganze Reihe an Besonderheiten mit sich.

Bei viralen Vektor-Impfstoffen wird ein Virus, welches nicht aus der Gruppe der Coronaviren stammt, als Transportmittel eingesetzt. Dazu wurden in der COVID-19-Impfstoffentwicklung bisher Adenoviren, Pockenviren und Masernviren als Träger („Vektoren“) genutzt. Beide derzeit in Deutschland verwendeten COVID-19-Vektor-Impfstoffe basieren auf Adenoviren. Im Falle von AstraZeneca ist es ein Schimpansen-Adenovirus (Y25), welches bei den Menschenaffen zu Erkältungssymptomen führt, für den Menschen jedoch als ungefährlich eingestuft wird.[1] Im Falle von Janssen ist es ein menschliches Adenovirus (Typ 26), welches normalerweise milde Erkältungen verursacht, aber zu diesem Zwecke gentechnologisch verändert keine Symptome mehr hervorrufen soll.[2]

Um gezielt den „Bauplan“ der Oberfläche des SARS-CoV-2-Virus in Körperzellen einzubringen, wird die DNA des Spike-Proteins in die bereits vorhandene DNA des gewählten Trägervirus eingesetzt. Die DNA entspricht damit dem Original des „Bauplans“, wohingegen die mRNA einer Kopie des „Bauplans“ entspricht. Anders als die mRNA, kann die DNA nicht im umgebenden Zellplasma abgelesen werden. Die DNA muss bis in den Zellkern gelangen, um abgelesen zu werden. Ab diesem Schritt entsprechen die ablaufenden Immunreaktionen denen der mRNA-Technologie.

Da bei dieser Technologie die DNA der Vektor-Viren vollständig injiziert wird und vollständig in die Zellkerne gelangt, kann ein zufälliger Einbau dieser Fremd-DNA in das Genom der geimpften Person nicht völlig ausgeschlossen werden.[3] In bis zu 1% der von Adenovirus-Vektoren infizierten Zellen verbindet sich die DNA willkürlich mit den Chromosomen des Wirtes.[4]

Körpereigene Spike-Proteine

Auch bei dieser Impfstoff-Technologie ist es das Ziel, dass der Körper das Spike-Protein, jedoch nicht das gesamte SARS CoV 2-Virus selbst herstellt. Werden durch die Impfung nun in Millionen von Zellen die gewünschten Spike-Proteine gebildet, zirkulieren diesen mehrere Tage im Blut- und Lymphsystem der geimpften Person, bis sie von entsprechenden Antikörpern neutralisiert werden können. Das Vorhandensein exakt dieser Spike-Proteine birgt jedoch die Gefahr von Gewebeschäden durch Zellfusionen. So reichen schon geringste Mengen an Spike-Proteinen aus, um Zellen miteinander verschmelzen und absterben zu lassen.[5] Die Folgen dessen sind Schäden auf zellulärer Ebene, die wiederum bis zu Gewebe- und Organschäden führen können. Das Verschmelzen von Zellen scheint auch relevant bei schweren bis fatalen Thrombosen, die seit Anwendung der COVID-19-Impfstoffe erfasst werden.[6]

Vektor-typische Problemfelder

Weitere schwere Nebenwirkungen der Impfstoffe von AstraZeneca und Janssen scheinen grundsätzlich auf den Impfstoff-Typ zurück zu führen zu sein. Da beide Impfstoffe auf dem gleichen Prinzip beruhen und die gleichen gesundheitlichen Probleme verursachen, scheint die Ursache im Vektor selbst zu liegen. Tatsächlich sind autoimmune Reaktionen, die zu einer massiven Reduzierung der Blutplättchen (Thrombozyten) führen, spätestens seit 2006 als Problematik von Adenoviren-Vektoren bekannt. Berichte über einen krankhaften Mangel an Blutplättchen (Thrombozytopenie) nach Verabreichung von Adenovirus-basierten Vektoren wurden in der Literatur regelmäßig erfasst.[7] In Folge einer erheblichen Anzahl an Thrombosen, die bei COVID-19-geimpften Personen in Kombination mit einer Thrombozytopenie aufgetreten sind, ist mittlerweile sogar ein neuartiges Krankheitsbild definiert worden: Die Impfstoff-induzierte Thrombozytopenie (vaccine-induced immune thrombotic thrombocytopenia, VITT).[8]

Nach mehreren schweren bis tödlichen Blutgerinnseln in den Hirnregionen (Hirnvenenthrombosen), hat das Paul-Ehrlich-Institut im April 2021 entsprechende Warnungen in sogenannten Rote-Hand-Briefen veröffentlicht. Ein kausaler Zusammenhang zwischen den Impfungen von AstraZeneeca sowie Janssen und dem Auftreten von Thrombosen in Kombination mit Thrombozytopenie wird jeweils als plausibel angesehen.[9][10]

Antikörper auch gegen den Vektor

Neben den Aspekten der Sicherheit, bringen die Vektor-Viren auch im Hinblick auf die Wirksamkeit des Impfstoffes bestimmte Kriterien mit sich: Mit Verabreichung der ersten Impfdosis wird das Immunsystem auch gegen die Vektor-Viren aktiv. Während die zielgerichtete Immunantwort gegen das just gebildete Spike-Protein erwünscht ist, ist die parallele Bildung von Antikörpern gegen das Hilfsmittel, den Vektor, unerwünscht. Kommt es bereits nach der ersten Impfung massiv zur Bildung von Antikörpern auch gegen das Vektor-Virus, könnte es sein, dass die zweite Impfdosis kaum noch effektiv wirkt. Die neutralisierenden Antikörper der ersten Dosis würden somit die Vektor-Viren der zweiten Dosis abschwächen und das nochmalige Bilden von Spike-Proteinen unterbinden. Beim russischen Sputnik-V Impfstoff werden aus exakt dem Grund zwei unterschiedliche Adenoviren für die erste bzw. zweite Impfdosis verwendet. AstraZeneca hingegen nutzt für beide Dosen den gleichen Impfstoff. Janssen wiederum wirbt damit, nur eine Dosis zu verimpfen – während gleichzeitig Studien für Auffrischungen mit anderen Vektor-Viren laufen.[11]

Zugelassene Humanimpfstoffe mit Vektoren sind derzeit Ervebo (Ebola), Dengvaxia (Dengue) und Imojev (Japanische Enzephalitis). Wohlgemerkt ist und war die Anwendung dieser Impfstoffe jeweils regional eng begrenzt auf bestimmte Risikogebiete und Risikogruppen. Mit den COVID-19-Impfstoffen der Hersteller AstraZeneca (Vaxzevria, früher ChAdOx1 nCov-19 und AZD1222 und COVID-19 Vaccine AstraZeneca) sowie Janssen (der Pharmasparte von Johnson&Johnson, COVID-19 Vaccine Janssen) werden im Unterschied dazu erstmals Vektor-Impfstoffe weltweit und massenhaft angewendet.

[1] Europäische Arzneimittel-Agentur: Produkt-Information Vaxzevria, Abruf 25.05.2021, https://www.ema.europa.eu/en/documents/product-information/vaxzevria-previously-covid-19-vaccine-astrazeneca-epar-product-information_de.pdf

[2] Europäische Arzneimittel-Agentur: Produkt-Information COVID-19 Vaccine Janssen, Abruf am 25.05.2021, https://www.ema.europa.eu/en/documents/product-information/covid-19-vaccine-janssen-epar-product-information_de.pdf

[3] Spektrum der Wissenschaft: Vektorimpfstoffe: Wird Adenovirus-DNA ins Genom eingebaut?, 17.02.2021, https://www.spektrum.de/news/vektor-impfstoff-wird-adenovirus-dna-ins-genom-eingebaut/1835725

[4] Current Gene Therapy: Adenovirus as an integrating vector, Mai 2002, https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/12109211

[5] Paul-Ehrlich-Institut: Messen, was verbindet – Gewebeschäden durch Zellfusion in COVID-19 und die Rolle des Spikeproteins, Pressemitteilung 16.02.2021,
https://www.pei.de/DE/newsroom/pm/jahr/2021/03-gewebeschaeden-zellfusion-covid-19-rolle-spikeprotein.html;jsessionid=7B0B7916F506B96CE42145745F1066D0.intranet232?nn=172068

[6] Paul-Ehrlich-Institut: Sicherheitsbericht. Verdachtsfälle von Nebenwirkungen und Impfkomplikationen nach Impfung zum Schutz vor COVID-19 seit Beginn der Impfkampagne am 27.12.2020 bis zum 30.04.2021, 07.05.2021, https://www.pei.de/SharedDocs/Downloads/DE/newsroom/dossiers/sicherheitsberichte/sicherheitsbericht-27-12-bis-30-04-21.pdf?__blob=publicationFile&v=5

[7] Blood: Adenovirus-induced thrombocytopenia: the role of von Willebrand factor and P-selectin in mediating accelerated platelet clearance, 05.12.2006, https://ashpublications.org/blood/article/109/7/2832/125650/Adenovirus-induced-thrombocytopenia-the-role-of

[8] The New England Journal of Medicine: Thrombotic Thrombocytopenia after ChAdOx1 nCov-19 Vaccination, 09.04.2021, https://www.nejm.org/doi/full/10.1056/NEJMoa2104840

[9] Paul-Ehrlich-Institut: Rote-Hand-Brief: COVID-19 Vaccine AstraZeneca, 13.04.2021, https://www.pei.de/SharedDocs/Downloads/DE/newsroom/veroeffentlichungen-arzneimittel/rhb/21-04-13-covid-19-vaccine-astrazeneca.pdf?__blob=publicationFile&v=4

[10] Paul-Ehrlich-Institut: Rote-Hand-Brief: COVID-19 Vaccine Janssen, 26.04.2021, https://www.pei.de/SharedDocs/Downloads/DE/newsroom/veroeffentlichungen-arzneimittel/rhb/21-04-26-covid-19-vaccine-janssen.pdf?__blob=publicationFile&v=3

[11] Frankfurter Rundschau: Astrazeneca Corona-Impfstoff: Experte warnt – „Zuverlässige Daten nicht da“, 08.03.2021, https://www.fr.de/politik/astrazeneca-impfstoff-impfung-corona-studie-vektorimpfstoff-rna-dna-kritik-90195947.html

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