Arten von COVID-19-Impfstoffen

Derzeit gibt es fünf Wege zur Entwicklung von COVID-19-Impfstoffen. Neben Adenovirus-Vektorimpfstoffen und inaktivierten Impfstoffen, die sich bereits in der klinischen Erprobung befinden, befinden sich auch Impfstoffe der anderen drei technischen Wege in der klinischen Erprobung. Was sind die Merkmale dieser fünf Impfstoffe?

1. Inaktivierter Impfstoff
Inaktivierte Impfstoffe sind der traditionellste und klassischste technische Ansatz: Das neue Coronavirus wird in vitro gezüchtet und anschließend inaktiviert, um es ungiftig zu machen. Die „Leichen“ dieser Viren können den Körper jedoch weiterhin zur Antikörperproduktion anregen und Immunzellen an das Virus erinnern. Derzeit befinden sich in China drei inaktivierte COVID-19-Impfstoffe in der klinischen Forschung. Der vom Wuhan Institute of Biological Products entwickelte inaktivierte COVID-19-Impfstoff befindet sich in Phase II der klinischen Forschung.

COVID-19-Impfstofftypen

Die Vorteile inaktivierter Impfstoffe liegen in ihrer einfachen und schnellen Herstellung und der relativ hohen Sicherheit. Sie sind die übliche Methode zur Bekämpfung der Übertragung akuter Krankheiten. Inaktivierte Impfstoffe sind weit verbreitet. Die in China häufig verwendeten Impfstoffe gegen Hepatitis B, Polio, Japanische Enzephalitis und DPT sind allesamt inaktivierte Impfstoffe.

Inaktivierte Impfstoffe weisen jedoch auch Nachteile auf, wie z. B. hohe Dosen, kurze Immunperioden und einzelne Immunwege. Die schwerwiegendsten Nachteile bestehen darin, dass sie manchmal antikörperabhängige Verstärkungseffekte (ADE) verursachen und Virusinfektionen verschlimmern. Schwerwiegende Nebenwirkungen führen zum Scheitern der Impfstoffentwicklung.

2. Adenovirus-Vektorimpfstoff
Der Adenovirus-Vektorimpfstoff verwendet modifizierte und harmlose Adenoviren als Träger, die mit dem S-Protein-Gen des neuen Coronavirus beladen sind. Dadurch wird ein Adenovirus-Vektorimpfstoff hergestellt, der den Körper zur Antikörperproduktion anregt. Das S-Protein ist der Schlüssel für das Eindringen des neuen Coronavirus in menschliche Zellen. Das harmlose Adenovirus trägt den S-Protein-Hut und täuscht seine „Wildheit“ vor, um den Körper zur Bildung eines Immungedächtnisses anzuregen. Der neue Corona-Impfstoff, den das Team um Akademiker Chen Wei in Phase II der klinischen Erprobung durchführt, ist ein Adenovirus-Vektorimpfstoff und stellt eine relativ ausgereifte Impfstofftechnologie dar.

Die Vorteile von Adenovirus-Vektorimpfstoffen liegen in ihrer Sicherheit, hohen Wirksamkeit und geringeren Nebenwirkungen. Dieser Impfstoff hat einen erfolgreichen Präzedenzfall: Bereits der rekombinante Impfstoff gegen die Ebola-Viruserkrankung, der vom Team um Akademiemitglied Chen Wei und der Tianjin Cansino Biotechnology Co., Ltd. unabhängig entwickelt wurde, verwendete Adenovirus als Vektor.

Auch dieser Impfstoff weist Mängel auf. Bei der Entwicklung rekombinanter viraler Vektorimpfstoffe muss berücksichtigt werden, wie eine bestehende Immunität überwunden werden kann. Ein Beispiel hierfür ist der rekombinante Impfstoff gegen das neue Coronavirus, der sich in der klinischen Erprobung befindet. Dieser Impfstoff verwendet Adenoviren Typ 5 als Träger, doch die meisten Menschen sind während ihrer Entwicklung mit Adenoviren Typ 5 infiziert. Möglicherweise bilden sich im Körper Antikörper, die den Adenovirus-Vektor neutralisieren können. Dadurch kann es zu einem Angriff auf den Vektor und damit zu einer Abschwächung der Impfstoffwirkung kommen. Mit anderen Worten: Die Sicherheit des Impfstoffs ist hoch, die Wirksamkeit jedoch möglicherweise unzureichend.

3. Nukleinsäureimpfstoff
Zu den Nukleinsäureimpfstoffen gehören mRNA- und DNA-Impfstoffe. Diese injizieren Gene, die für S-Protein, mRNA oder DNA kodieren, direkt in den menschlichen Körper und nutzen menschliche Zellen, um S-Protein im Körper zu synthetisieren und so die Antikörperproduktion anzuregen. Vereinfacht ausgedrückt entspricht dies der Übergabe einer detaillierten Virusakte an das körpereigene Immunsystem. Der von Modena, USA, für klinische Phase-II-Studien zugelassene mRNA-COVID-19-Impfstoff ist ein Nukleinsäureimpfstoff.

Die Vorteile von Nukleinsäureimpfstoffen liegen darin, dass während der Entwicklung keine Protein- oder Virensynthese erforderlich ist, der Prozess einfach ist und die Impfstoffe relativ sicher sind. Nukleinsäureimpfstoffe sind neue Technologien für die Impfstoffforschung und -entwicklung, die weltweit aktiv erforscht werden. Derzeit ist kein Nukleinsäureimpfstoff auf dem Markt. Einige hochrangige Behörden in China forschen an diesem Ansatz.

Die Technologie dieses Impfstoffs ist zu neu und es gibt noch keinen erfolgreichen Präzedenzfall. Daher weiß ich nicht, wo im Entwicklungsprozess noch eine Lücke sein könnte! Aus industrieller Sicht ist der Produktionsprozess zwar unkompliziert, aber die meisten Länder weltweit verfügen über relativ schwache Grundlagen in diesem Bereich, und eine stabile und kontrollierbare Lieferkette für die Massenproduktion ist noch nicht etabliert. Die Nachteile liegen also darin, dass es noch keinen erfolgreichen Präzedenzfall gibt, die meisten Länder nicht in großem Maßstab produzieren können und die Verbreitung in Ländern mit niedrigem Einkommen aufgrund des hohen Preises schwierig sein könnte.

4. Rekombinanter Proteinimpfstoff
Rekombinanter Proteinimpfstoff, auch bekannt als gentechnisch rekombinanter Untereinheitenimpfstoff. Er nutzt gentechnische Methoden, um das S-Protein, das höchstwahrscheinlich ein Antigen des neuen Coronavirus darstellt, in Massen zu produzieren und in den menschlichen Körper zu injizieren, um die Antikörperproduktion anzuregen. Dies entspricht nicht der Herstellung eines vollständigen Virus, sondern der separaten Herstellung der Schlüsselkomponenten vieler neuer Coronaviren und deren Übergabe an das körpereigene Immunsystem. China beherrscht die großtechnische Produktion hochwertiger und hochreiner Impfstoffproteine, wodurch eine schnelle und großtechnische Produktion von Impfstoffen möglich wird.

Die Vorteile rekombinanter Untereinheitenimpfstoffe liegen in ihrer Sicherheit, hohen Effizienz und der Möglichkeit der Produktion im großen Maßstab. Dieser Ansatz hat bereits einen erfolgreichen Präzedenzfall, und der erfolgreichste gentechnisch hergestellte Untereinheitenimpfstoff ist der Hepatitis-B-Oberflächenantigenimpfstoff.

Der Nachteil rekombinanter Untereinheitenimpfstoffe besteht darin, dass es schwierig ist, ein gutes Expressionssystem zu finden. Seine Antigenität wird durch das ausgewählte Expressionssystem beeinflusst, daher muss das Expressionssystem bei der Herstellung des Impfstoffs sorgfältig ausgewählt werden.

5. Abgeschwächter Influenzavirus-Vektorimpfstoff
Der abgeschwächte Grippevirus-Vektorimpfstoff verwendet einen für die Vermarktung zugelassenen abgeschwächten Grippevirusimpfstoff als Träger, der das S-Protein des neuen Coronavirus trägt und den menschlichen Körper zur Produktion von Antikörpern gegen die beiden Viren anregt. Einfach ausgedrückt ist dieser Impfstoff ein Fusionsvirus, das aus dem wenig toxischen Grippevirus gebildet wird, das die „Kappe“ des S-Proteins des neuen Coronavirus trägt. Damit können zwei Fliegen mit einer Klappe geschlagen und Grippe und neue Coronaviren verhindert werden. Seine klinische Bedeutung ist besonders groß, wenn sich die Epidemie der neuen koronaren Lungenentzündung mit der Grippe überschneidet. Da das abgeschwächte Grippevirus leicht die Nasenhöhle infiziert, kann dieser Impfstoff nur durch Nasentropfen verabreicht werden.

Die Vorteile des abgeschwächten Influenzavirus-Vektorimpfstoffs sind: Ein Impfstoff verhindert zwei Krankheiten, seltenere Impfungen und einfache Impfmethode.

Lebendimpfstoffe sind eine sehr wichtige Impfstoffart. Die gängigsten Lebendimpfstoffe sind: Lebendimpfstoff gegen Japanische Enzephalitis, Lebendimpfstoff gegen Hepatitis A und Lebendimpfstoff gegen Masern. Der Nachteil von Lebendimpfstoffen ist jedoch der langwierige Entwicklungsprozess.

Es ist zu beachten, dass bei diesem technischen Verfahren das neue Coronavirus nicht direkt zu einem Impfstoff abgeschwächt wird, da hierfür eine langfristige Viruskultivierung sowie eine Passage-Abschwächung und ein Screening erforderlich sind. Als Träger wird ein abgeschwächter Grippevirus-Impfstoff verwendet. Das krankheitserregende S-Protein des neuen Coronavirus wird mittels biotechnologischer Methoden auf den abgeschwächten Grippevirus-Impfstoff übertragen, sodass viel Zeit für die Viruskultivierung, Passage, Abschwächung und das Screening eingespart werden kann.

Was ist die Schwierigkeit bei der Impfstoffentwicklung?

Die Forschung und Entwicklung des neuen Impfstoffs gegen die Kronenpneumonie ist mit zahlreichen Schwierigkeiten und Hindernissen verbunden.

Schwierigkeit eins: neue Viren erkennen
Um ein neues Virus zu besiegen, müssen Wissenschaftler es zunächst erkennen und verstehen. Das neue Coronavirus ist das dritte Coronavirus, das in den letzten 18 Jahren durch artenübergreifende Übertragung großflächige Infektionen beim Menschen verursacht hat. Die beiden vorherigen waren SARS und MERS.

Forschungserfahrungen mit ähnlichen Viren können uns helfen, neue Viren besser zu verstehen. Leider wurden bisher keine Impfstoffe und Medikamente gegen einen bestimmten Typ des Coronavirus entwickelt, und weder für SARS noch für MERS gibt es spezifische Medikamente oder erfolgreich vermarktete Impfstoffe. Im Vergleich zu anderen Viren wissen wir noch wenig über die biologischen Eigenschaften, den Infektionsverlauf, die Pathogenität des neuen Coronavirus und die Immunreaktion des menschlichen Körpers darauf. Es wird viel Zeit brauchen, um das neue Coronavirus gründlich zu verstehen.

SARS und MERS haben jedoch unser Verständnis des Coronavirus verbessert. Nach dem Ausbruch schlossen chinesische Wissenschaftler die Gensequenzierung und Stammisolierung des neuen Coronavirus rasch ab und legten damit eine solide Grundlage für die Impfstoffforschung und -entwicklung.

Schwierigkeit 2: Das Virus wird sich verändern
Das neue Coronavirus ist ein hochglykosyliertes RNA-Virus, das sich leicht verändern und zum Versagen des Impfstoffs führen kann.

Glykosylierung ist eine weit verbreitete, komplexe und veränderliche posttranslationale Proteinmodifikation, die in Zellen und im Körper eine wichtige Rolle spielt. Einige Wissenschaftler haben die Glykosylierungsstellen gängiger umhüllter Viren verglichen: Das Hepatitis-C-Virus hat 4 bis 11 Glykosylierungsstellen, das Influenzavirus 5 bis 11, das Ebo-Pull-Virus 8 bis 15 und HIV sogar 20 bis 30 Glykosylierungsstellen.

Diese Glykosylierungsstellen machen das Virus anfällig für verschiedene Mutationen. Die Glykosylierung des Virus entspricht einer Tarnung. Die nach der Impfung gebildeten Antikörper können das Virus im Körper möglicherweise nicht genau identifizieren und verhindern. Die Glykosylierungsstelle von HIV ist drei- bis sechsmal so groß wie die des Grippevirus, was einer der Hauptgründe für die Verzögerung der AIDS-Impfstoffentwicklung ist.

Neueste Forschungsergebnisse zeigen, dass es sich beim neuen Coronavirus um ein hochglykosyliertes, kugelförmiges Partikel mit einer riesigen Struktur mit mindestens 66 Glykosylierungsstellen handelt! Die Glykosylierungsstellen des neuen Coronavirus sind mindestens doppelt so hoch wie die von HIV, was die Impfstoffentwicklung ebenfalls äußerst schwierig macht.

Schwierigkeit drei: Impfstoff könnte für Menschen schädlich sein
Der neue Corona-Impfstoff ist eine Waffe für den Menschen im Kampf gegen das Virus. Der ADE-Effekt kann jedoch dazu führen, dass diese Waffe den Schaden für den Menschen noch verstärkt. ADE bedeutet, dass bei einer Infektion des Körpers mit einem Krankheitserreger der ursprüngliche neutralisierende Antikörper das Eindringen des Virus in menschliche Zellen nicht nur nicht verhindern kann, sondern dass sich einige Viren mithilfe spezifischer Antikörper stark vermehren oder infizieren können, was zu schwerwiegenderen pathologischen Schäden führt. Der ADE-Effekt ist zu einem der Haupthindernisse in der jahrzehntelangen intensiven Forschung und Entwicklung von Dengue-Impfstoffen geworden.

Wissenschaftler haben die Wirkung von ADE in Primatenexperimenten zur Entwicklung von SARS-Impfstoffen entdeckt: Wenn Affen mit dem „rekombinanten Vaccinia-SARS-Impfstoff“ geimpft werden, der das Spike-Protein des SARS-Virus exprimiert, und dann mit dem SARS-Virus infiziert werden, nimmt stattdessen die akute Lungenschädigung zu. . Angesichts der ähnlichen Struktur des Spike-Proteins und des Infektionsmechanismus des neuen Coronavirus und des SARS-Virus besteht auch bei dem neuen Coronavirus-Impfstoff das Risiko einer ADE und er muss bei der Entwicklung des Impfstoffs sorgfältig geprüft werden.

Doch in dieser Hinsicht gibt es in letzter Zeit gute Nachrichten. Am 6. Mai veröffentlichten chinesische Wissenschaftler als erste die Ergebnisse von Tierversuchen mit dem neuen Coronavirus-Impfstoff im renommierten internationalen Fachjournal „Science“ mit dem Titel „Schnelle Entwicklung eines inaktivierten Impfstoffs gegen das SARS-CoV-2-Virus“. Die Forscher haben einen gereinigten, inaktivierten Impfstoffkandidaten gegen das neue Coronavirus für Tierversuche entwickelt. Bei vier Rhesusaffen der Hochdosisgruppe wurden weder im Rachen, After noch in der Lunge Viren nachgewiesen, und auch am siebten Tag nach der Infektion wurde kein ADE beobachtet.

Zusätzlich zu den drei oben genannten Schwierigkeiten kann es bei der Entwicklung neuer Corona-Impfstoffe noch viele weitere unerwartete Schwierigkeiten geben, die nach und nach überwunden werden müssen, da niemand den Erfolg der Impfstoffentwicklung garantieren kann. HIV ist ein RNA-Virus. Impfstoffe werden seit den 1980er Jahren entwickelt und waren bisher erfolglos.

Die Entwicklung des neuen chinesischen Kronen-Impfstoffs verläuft jedoch derzeit reibungslos, was die Menschen weiterhin sehr zuversichtlich in die Forschungs- und Entwicklungsergebnisse stimmt. Wang Junzhi, Mitglied der Chinesischen Akademie für Ingenieurwissenschaften, erklärte einmal deutlich: „Bislang verlaufen die fünf wichtigsten technischen Bereiche für chinesische Impfstoffe im Allgemeinen reibungslos.“ Die chinesische Forschung und Entwicklung des neuen Kronen-Impfstoffs