Wie die verschiedenen Arten von COVID-19-Impfstoffen funktionieren

Impfstoffe sind ein wichtiges Instrument bei der Bekämpfung der COVID-19-Pandemie. Forscherinnen und Forscher arbeiten an Impfstoffen gegen das neuartige Coronavirus, das als SARS-CoV-2 bekannt ist, seit es erstmals identifiziert und charakterisiert wurde.

Tatsächlich schätzt die Weltgesundheitsorganisation (WHO), dass mehr als 200 COVID-19-Impfstoffkandidaten befanden sich im Dezember 2020 in der Entwicklung. Seitdem wurden mehrere Impfstoffe zugelassen oder für den Einsatz genehmigt.

Im Allgemeinen gibt es vier verschiedene Arten von COVID-19-Impfstoffen, die weltweit eingesetzt werden. Lies weiter, um zu erfahren, welche das sind, wie sie funktionieren und mehr.

Was sind die verschiedenen COVID-19-Impfstoffe?

Die vier Arten von COVID-19-Impfstoffen, die weltweit verwendet werden, sind:

• Boten-RNA (mRNA)-Impfstoffe
• virale Vektorimpfstoffe
• Protein-Untereinheiten-Impfstoffe
• Ganzvirus-Impfstoffe

Die folgende Tabelle gibt einen kurzen Überblick über die verschiedenen Arten von COVID-19-Impfstoffen und die Markennamen, mit denen sie verbunden sind.

Typ des Impfstoffs	Markennamen
mRNA	Pfizer, Moderna
Viraler Vektor	Johnson und Johnson (J&J), AstraZeneca, Sputnik V
Protein-Untereinheit	Novavax
Ganzes Virus	Sinopharm, Sinovac

Wie funktioniert der Boten-RNA-Impfstoff (mRNA)?

Die mRNA-Impfstoffe funktionieren, indem sie deinem Körper beibringen, ein Protein aus dem neuen Coronavirus herzustellen. Dieses Protein wird Spike-Protein genannt. Normalerweise benutzt das Virus es, um sich an Zellen anzuheften und in sie einzudringen.

Diese Impfstoffe enthalten ein Molekül namens mRNA, das von einer schützenden Lipidschicht (Fett) umgeben ist. Die Aufgabe der mRNA ist es, den Zellen zu sagen, wie sie Proteine herstellen sollen. Deine Zellen verwenden mRNA jeden Tag, um lebenswichtige Proteine herzustellen.

So funktionieren die mRNA-Impfstoffe:

1. Nach der Injektion in den Oberarmmuskel kann die mRNA des Impfstoffs in die umliegenden Zellen eindringen und ihre schützende Fettschicht abwerfen.
2. In der Zelle angekommen, bringt die Impfstoff-mRNA der Zelle bei, wie sie das Spike-Protein herstellen soll. Danach wird die Impfstoff-mRNA zerstört.
3. Wenn die Zelle das Spike-Protein hergestellt hat, zeigt sie das Protein auf ihrer Oberfläche an.
4. Die Zellen des Immunsystems können dieses Spike-Protein sehen und erkennen es als fremd.
5. Das Immunsystem wird aktiv und erzeugt eine Immunreaktion, zu der sowohl Antikörper (die sich gegen fremde Objekte richten) als auch T-Zellen (die vor Infektionen schützen) gehören können, die das Spike-Protein speziell erkennen.

Derzeit sind zwei mRNA-Impfstoffe im Einsatz. Das sind die Impfstoffe von Pfizer-BioNTech und Moderna. Diese beiden Impfstoffe werden in zwei Dosen verabreicht. Die Dosen von Pfizer-BioNTech werden in einem Abstand von 21 Tagen (3 Wochen) verabreicht. Die Moderna-Dosen werden im Abstand von 28 Tagen (4 Wochen) verabreicht.

Effektivität von mRNA-Impfstoffen

In groß angelegten klinischen Studien wurde festgestellt, dass beide mRNA-Impfstoffe sehr wirksam sind. Die Wirksamkeit des Impfstoffs wurde festgestellt als 95 Prozent und 94,1 Prozent für die Impfstoffe von Pfizer und Moderna, in dieser Reihenfolge.

Seit diesen Versuchen hat sich jedoch viel verändert. Es sind Varianten des neuen Coronavirus aufgetaucht, wie zum Beispiel die hochinfektiöse Omicron-Variante. Die mRNA-Impfstoffe sind gegen diese Varianten weniger wirksam.

Aufgrund der Zunahme von Varianten und der natürlich abnehmenden Immunität haben Gesundheitsorganisationen auf der ganzen Welt Auffrischungsimpfungen empfohlen.

Infolgedessen hat sich die Forschung auf die Wirksamkeit des Impfstoffs in Bezug auf Varianten und Auffrischungsdosen konzentriert. Schauen wir uns an, was einige dieser Forschungen sagen.

Forschungsstudien

Eine 2022 Studie untersuchte die Wirksamkeit des Impfstoffs von Pfizer zwischen November 2021 und Januar 2022. Die Ergebnisse dieser Studie über die Wirksamkeit gegen die Omicron-Variante waren wie folgt:

• Zwei Dosen von Pfizer. Die Wirksamkeit des Impfstoffs lag in den 2 bis 4 Wochen nach der zweiten Dosis bei 65,5 Prozent, fiel aber nach 25 oder mehr Wochen auf 8,8 Prozent.
• Zwei Dosen plus Pfizer Booster. Die Wirksamkeit des Impfstoffs stieg in den 2 bis 4 Wochen nach der Auffrischungsdosis auf 67,2 Prozent, fiel aber nach 10 oder mehr Wochen auf 45,7 Prozent.

Eine weitere 2022 Studie untersuchte die Wirksamkeit des Moderna-Impfstoffs gegen die Omicron-Variante. Diese Studie berichtet das Folgende:

• Zwei Dosen von Moderna. Die Wirksamkeit des Impfstoffs lag in den 14 bis 90 Tagen nach der zweiten Dosis bei 44 Prozent, fiel aber nach 90 Tagen schnell ab.
• Zwei Dosen plus Moderna Booster. Die Wirksamkeit des Impfstoffs lag in den 14 bis 60 Tagen nach einer Auffrischungsdosis bei 71,6 Prozent, fiel aber nach 60 Tagen auf 47,4 Prozent.

Wie funktioniert der Vektorimpfstoff?

Virale Vektorimpfstoffe für COVID-19 verwenden ein modifiziertes Virus, um deinen Zellen Anweisungen zu geben, wie sie das Spike-Protein herstellen sollen. Das modifizierte Virus ist harmlos und kann keine Kopien von sich selbst herstellen oder Krankheiten verursachen.

Die viralen Vektorimpfstoffe für COVID-19 verwenden alle einen Adenovirus-Vektor. In der Natur können Adenoviren erkältungs- oder grippeähnliche Symptome hervorrufen.

Virale Vektorimpfstoffe funktionieren auf folgende Weise:

1. Nach der Injektion in den Oberarmmuskel dringt das Vektor-Virus in die umliegenden Zellen ein.
2. Sobald es in der Zelle ist, setzt das Vektormirus sein genetisches Material frei, das Anweisungen zur Herstellung des Spike-Proteins enthält. Danach werden die restlichen Teile des Vektors zerstört.
3. Wenn die Zelle das Spike-Protein hergestellt hat, zeigt sie das Protein auf ihrer Oberfläche an. Auch das genetische Material, das vom Vektormirus freigesetzt wird, wird schnell zerstört.
4. Die Zellen des Immunsystems können das Spike-Protein auf der Zelloberfläche sehen und erkennen es als fremd.
5. Das Immunsystem wird aktiv und erzeugt eine Immunantwort, die sowohl Antikörper als auch T-Zellen umfassen kann, die das Spike-Protein spezifisch erkennen.

Es gibt einige Beispiele für virale Vektorimpfstoffe, die weltweit eingesetzt werden. Dazu gehören:

• J&J-Impfstoff
• AstraZeneca-Impfstoff
• Impfstoff Sputnik V

Wirksamkeit des viralen Vektorimpfstoffs

Die groß angelegten klinischen Versuche mit dem J&J-Impfstoff ergaben, dass eine einzige Impfstoffdosis 66,9 Prozent wirksam bei der Prävention von mittelschwerem bis schwerem oder kritischem COVID-19.

Klinische Studien mit dem Impfstoff von AstraZeneca ergaben, dass die Wirksamkeit des Impfstoffs nach zwei Dosen insgesamt 70,4 Prozent.

Das Aufkommen der Omicron-Variante hat die viralen Vektorimpfstoffe ziemlich hart getroffen. Eine Auffrischung mit einem mRNA-Impfstoff kann jedoch helfen.

Eine der 2022 Studien die bereits erwähnt wurde, untersuchte ebenfalls die Wirksamkeit des Impfstoffs von AstraZeneca gegen die Omicron-Variante. Die Ergebnisse dieser Studie lauteten wie folgt:

• Zwei Dosen. Ab 20 Wochen nach der zweiten Dosis wurde keine Wirkung mehr gegen die Omicron-Variante festgestellt.
• Zwei Dosen plus Pfizer Booster. Die Wirksamkeit des Impfstoffs stieg 2 bis 4 Wochen nach einer Pfizer Auffrischungsdosis auf 62,4 Prozent, fiel aber nach 10 oder mehr Wochen auf 39,6 Prozent.
• Zwei Dosen plus Moderna Auffrischungsimpfung. Die Wirksamkeit des Impfstoffs stieg 2 bis 4 Wochen nach einer Moderna Auffrischungsdosis auf 70,1 Prozent, fiel aber in den Wochen 5 bis 9 auf 60,9 Prozent.

Wie funktioniert der Protein-Subunit-Impfstoff?

Proteinuntereinheiten-Impfstoffe sind ziemlich einfach. Sie enthalten ein gereinigtes Protein aus einem Virus, das das Immunsystem erkennen und darauf reagieren kann. Im Fall des neuen Coronavirus ist dieses Protein das Spike-Protein.

Protein-Untereinheiten-Impfstoffe funktionieren folgendermaßen:

1. Das gereinigte Spike-Protein gelangt in den Körper, nachdem es in den Oberarmmuskel injiziert wurde.
2. Zellen des Immunsystems treffen auf das Spike-Protein und erkennen es als fremd.
3. Das Immunsystem wird aktiv und erzeugt eine Immunantwort, die sowohl Antikörper als auch T-Zellen umfassen kann, die das Spike-Protein spezifisch erkennen.

Es gibt verschiedene Proteinuntereinheiten-Impfstoffe, die derzeit entwickelt werden. Einer, von dem du vielleicht schon gehört hast, ist der Novavax-Impfstoff, der in zwei Dosen im Abstand von 21 Tagen (3 Wochen) verabreicht wird.

Das Spike-Protein im Novavax-Impfstoff wird in Zellen in einem Labor hergestellt und gereinigt, bevor es auf ein winziges, rundes Teilchen, ein sogenanntes Nanopartikel, geklebt wird. Dieses Design ahmt die Form des neuartigen Coronavirus nach und hilft außerdem dabei, viele Spike-Proteine zusammenzufassen, damit das Immunsystem sie erkennen kann.

Wirksamkeit von Protein-Untereinheiten als Impfstoff

Eine groß angelegte klinische Studie mit dem Novavax-Impfstoff ergab, dass seine Wirksamkeit 90,4 Prozent.

Diese Studie wurde jedoch Anfang 2021 durchgeführt, also vor dem Auftreten der Delta- und Omicron-Varianten. Detaillierte Daten über die Wirksamkeit des Novavax-Impfstoffs gegen diese Varianten sind noch nicht veröffentlicht worden.

Bislang hat Novavax eine Erklärung basierend auf frühen Daten, dass Antikörper aus der ersten Impfstoffserie mit zwei Dosen eine gewisse Wirksamkeit gegen die Omicron-Variante haben. Der Schutz stieg auch nach einer Auffrischungsdosis.

Wie funktionieren Ganzvirusimpfstoffe?

Die letzte Art von COVID-19-Impfstoffen sind Vollvirus-Impfstoffe. Diese Impfstoffe enthalten ganze Viruspartikel, so genannte Virionen, von SARS-CoV-2, dem Virus, das COVID-19 verursacht.

Die einzigen Ganzvirusimpfstoffe, die derzeit verwendet werden, sind inaktiviert. Bei einem inaktivierten Impfstoff wurde das Virus so behandelt, dass es vollständig erhalten bleibt, aber keine Krankheit verursachen kann. Dies wird in der Regel durch den Einsatz von Chemikalien oder Hitze erreicht.

Ein inaktivierter Ganzvirusimpfstoff funktioniert folgendermaßen:

1. Das inaktivierte Virus gelangt in den Körper, nachdem es in den Oberarmmuskel injiziert wurde.
2. Zellen des Immunsystems treffen auf das inaktivierte Virus und erkennen es als fremd.
3. Das Immunsystem wird aktiv und erzeugt eine Immunantwort, die sowohl Antikörper als auch T-Zellen umfassen kann, die das Spike-Protein spezifisch erkennen.
4. Da das inaktivierte Virus im Impfstoff keine Kopien von sich selbst herstellen kann, wird es vom Immunsystem zerstört.

Zwei Beispiele für inaktivierte Vollvirus-Impfstoffe sind die Impfstoffe von Sinovac und Sinopharm.

Wirksamkeit von Vollvirusimpfstoffen

Eine 2021 Studie des Sinovac-Impfstoffs, genannt CoronaVac, ergab, dass der Impfstoff nach der zweiten Impfdosis nur zu 46,8 Prozent gegen eine symptomatische SARS-CoV-2-Infektion wirksam war.

Die Omicron-Variante hat die Wirksamkeit der verfügbaren inaktivierten Impfstoffe stark beeinträchtigt.

Insgesamt stellen die Forscher fest, dass diese Impfstoffe wenig bis keinen Schutz bieten gegen diese Variante. Auffrischungsimpfungen mit einer anderen Art von Impfstoff können jedoch dazu beitragen, diesen Schutz wiederherzustellen.

Sind alle Arten von Impfstoffen sicher?

Bevor sie auf breiter Basis eingesetzt werden, müssen alle Impfstoffe in groß angelegten klinischen Studien ihre Sicherheit und Wirksamkeit unter Beweis stellen.

In den Vereinigten Staaten ist die Food and Drug Administration (FDA) prüft die Daten aus diesen Studien, bevor sie den Impfstoff zulässt oder eine Notfallzulassung erteilt.

Zu den häufigsten Nebenwirkungen des COVID-19-Impfstoffs gehören im Allgemeinen

• Schwellungen, Rötungen oder Schmerzen an der Injektionsstelle
• Müdigkeit
• Fieber, mit oder ohne Schüttelfrost
• Muskelschmerzen
• Kopfschmerzen
• Übelkeit

Diese Nebenwirkungen treten normalerweise innerhalb eines Tages nach der Impfdosis auf. Sie halten nur ein paar Tage an, bevor sie von selbst wieder verschwinden.

Wenn du Nebenwirkungen wie Müdigkeit, Fieber und Muskelschmerzen hast, hast du vielleicht das Gefühl, dass der Impfstoff dich krank macht. Diese Symptome sind jedoch völlig normal und ein Zeichen dafür, dass dein Körper eine Immunreaktion auf den Impfstoff entwickelt.

Wer sollte sich nicht impfen lassen?

Es gibt einige Menschen, die sich nicht gegen COVID-19 impfen lassen sollten. Das nennt man eine Kontraindikation gegen die Impfung. Bei den Impfstoffen, die derzeit in den Vereinigten Staaten verwendet werden, sind die einzigen Kontraindikationen für COVID-19-Impfstoffe sind:

• eine bekannte Allergie gegen einen Inhaltsstoff des Impfstoffs
• eine schwere allergische Reaktion, Anaphylaxie genannt, nach einer früheren Dosis des Impfstoffs
• eine Vorgeschichte von Thrombose mit Thrombozytopenie-Syndrom (TTS), bei der es zu Blutgerinnseln in Verbindung mit einer geringen Anzahl von Zellen, den sogenannten Blutplättchen, kommt, nach einer früheren Dosis des J&J-Impfstoffs (nur J&J-Impfstoff)

mRNA-Impfstoff bemerkenswerte Nebenwirkungen

In seltenen Fällen können mRNA-Impfstoffe zu einer Myokarditis, einer Entzündung des Herzmuskels, führen. Die Centers for Disease Control and Prevention (CDC) stellt fest, dass dies häufiger vorkommt:

• bei Teenagern und jungen Erwachsenen, die bei der Geburt männlich sind
• nach der zweiten Impfstoffdosis
• innerhalb einer Woche nach der Impfung

Laut einer Studie aus dem Jahr 2021 von 139 Jugendlichen und jungen Erwachsenen mit Verdacht auf Herzmuskelentzündung nach der Impfung war die Erkrankung in der Regel leicht und klang schnell ab, wenn eine Behandlung erfolgte.

Außerdem wurde eine 2022 Studie fand heraus, dass die Wahrscheinlichkeit, an einer Myokarditis zu erkranken, nach einer SARS-CoV-2-Infektion höher ist als nach einer COVID-19-Impfung.

Virale Vektorimpfstoffe – bemerkenswerte Nebenwirkungen

Obwohl sie sehr selten sind, wurden nach der Impfung mit viralen Vektorimpfstoffen wie den Impfstoffen von J&J und AstraZeneca schwerwiegende Nebenwirkungen wie TTS und das Guillain-Barré-Syndrom (GBS) gemeldet.

Auf der Grundlage einer aktualisierten Risiko-Nutzen-Analyse hat die CDC empfiehlt jetzt, dass die Menschen einen mRNA-Impfstoff statt des J&J-Impfstoffs erhalten sollen. Diese Empfehlung wurde aufgrund der Tatsache ausgesprochen, dass der J&J-Impfstoff:

• ein Risiko für TTS und GBS birgt, das mit den mRNA-Impfstoffen nicht verbunden ist
• hat eine geringere Wirksamkeit als die mRNA-Impfstoffe

In ähnlicher Weise hat das Vereinigte Königreich bietet Alternativen zum Impfstoff von AstraZeneca für Personen unter 40 Jahren an. Diese Alternativen wurden angeboten, weil Menschen in dieser Altersgruppe, insbesondere Menschen, die bei der Geburt als weiblich eingestuft wurden, ein höheres Risiko für TTS haben.

Takeaway

Es gibt verschiedene Arten von COVID-19-Impfstoffen. Diese Impfstoffe wirken alle auf unterschiedliche Weise, um dein Immunsystem auf das neue Coronavirus vorzubereiten, solltest du ihm ausgesetzt sein.

Bevor Impfstoffe auf breiter Basis eingesetzt werden, müssen sie ein strenges klinisches Prüfverfahren durchlaufen, um ihre Sicherheit und Wirksamkeit zu bewerten. Die zugelassenen oder genehmigten Impfstoffe haben sich also als sicher und wirksam erwiesen.

Um deinen Schutz gegen COVID-19 zu erhöhen, ist es wichtig, dass du deine COVID-19-Impfungen auf dem neuesten Stand hältst. Zögere nie, mit deinem Arzt oder einer anderen medizinischen Fachkraft zu sprechen, wenn du Bedenken oder Fragen zur Impfung hast.