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Biontech/Pfizer, Moderna, AstraZeneca und Johnson & Johnson – Impfstoffe dieser Firmen wurden in der Europäischen Union (EU) bereits gegen Covid-19 zugelassen. Sie alle basieren auf einem ähnlichen Wirkprinzip, haben aber einen Nachteil: Für die Herstellung braucht es hoch technisierte Infrastruktur, die Produktion ist entsprechend teuer, die verfügbaren Mengen im Vergleich klein.

Fachleute arbeiten deswegen nun verstärkt an Mitteln gegen Covid-19, die sich fast überall auf der Welt günstig und in großer Menge herstellen lassen. Einen entscheidenden Beitrag dazu könnte der Protein-Impfstoff NDV-HXP-S liefern, den Forscher in den USA entwickelt haben. Reicheren Staaten könnte er zudem helfen, neue Mutanten einzudämmen.

Das Problem bislang: Für die Produktion von RNA-Impfstoffen wie denen von Biontech/Pfizer und Moderna braucht es teure Inhaltsstoffe und spezielle Produktionsstätten. Zudem ist weder bei diesen Impfstoffen noch bei den Vektor-Produkten von AstraZeneca oder Johnson & Johnson gesichert, dass eine Nachimpfung gegen Virusmutanten verträglich oder wirksam ist.

Die Krux mit dem Spike-Protein

Bei Protein-Impfstoffen gibt es hier deutlich weniger Bedenken (mehr dazu lesen Sie hier). Mit Blick auf NDV-HXP-S haben Expertinnen und Experten zudem eine Methode entwickelt, das Mittel in riesigen, in fast allen Staaten der Welt vorhandenen Produktionsstätten zu erzeugen, die bislang für die Produktion von Grippe-Impfstoff genutzt werden.

Protein-Impfstoffe gibt es bereits länger, etwa gegen Hepatitis B. Die Mittel schleusen typische Protein-Bestandteile eines Virus in den Körper ein. Das Immunsystem erkennt diese als Fremdstoffe und entwickelt Antikörper dagegen. Auch im Kampf gegen Covid-19 arbeiten Firmen wie etwa Novavax und Sanofi/GSK an solchen Produkten, die das Immunsystem gegen das entscheidende Protein auf der Oberfläche des neuen Coronavirus, das Spike-Protein, in Stellung bringen. Allerdings gibt es teils noch Verbesserungsbedarf.

Das Mittel von Novavax verringert laut ersten Daten aus Zulassungsstudien das Risiko einer Covid-19-Erkrankung zwar um fast 90 Prozent und könnte bald eine Notfallzulassung in den USA erhalten. Die EU hat das Mittel allerdings nicht vorbestellt. Bei der Alternative von Sanofi/GSK fielen erste Wirksamkeitsprüfungen mau aus.

Die Schwierigkeit bei dem Impfstoff-Typ: Das Spike-Protein kann seine Form im Impfstoff sehr leicht verändern, da es dort sozusagen lose, also ohne Anbindung an das Virus, vorkommt. Ist das der Fall, zielen die vom Impfstoff provozierten Antikörper gegen die falschen Strukturen, die Impfung wirkt nicht richtig.

Neue Protein-Bausteine

Forscherinnen und Forscher haben nun jedoch eine Möglichkeit gefunden, die Form zu stabilisieren. Entwickelt wurde die Technik bereits im Zusammenhang mit dem Ausbruch des Mers-Virus, einem anderen Coronavirus, das ebenfalls das Spike-Protein auf seiner Oberfläche trägt.

Bei der Entwicklung eines Impfstoffs gegen den Mers-Erreger vor einigen Jahren ersetzten Fachleute zwei der mehr als tausend Bausteine des Spike-Proteins durch ein Molekül namens Prolin. Sie stellten fest, dass die Struktur dann viel eher ihre Form behielt. Mäuse entwickelten eine starke Immunantwort, wenn sie in Kontakt mit dem 2P-Spike-Protein kamen.

Analog dazu kreierten dieselben Forscher 2020 ein 2P-Spike-Protein passend zum neuen Coronavirus. Die Covid-19-Impfstoffe von Firmen wie Pfizer/Biontech, Moderna und Johnson & Johnson basieren bereits darauf, den Körper zur Produktion dieser Form des Proteins anzuregen. Auch Novavax und Sanofi/GSK nutzen die Struktur für ihre Protein-Impfstoffe.

Die Forscherinnen und Forscher haben die Stabilität des 2P-Spike-Proteins inzwischen noch einmal verbessert. Dafür erzeugten sie im Labor 100 verschiedene Varianten und veränderten jeweils einen anderen Baustein der Struktur. Anschließend kombinierten sie die beständigsten Varianten zu einem Spike-Protein mit den Elementen aus der 2P-Variante und vier weiteren Prolin-Bauteilen.

Massenproduktion weltweit

HexaPro, wie die Fachleute das angepasste Spike-Protein genannt haben, hält Hitze und anderen äußeren Einflüssen besser stand als sein Vorgänger. Das erleichtert die Produktion, den Transport und die Lagerung. Insbesondere technisch schlechter ausgestattete Schwellen- und Entwicklungsländer dürften davon profitieren. Viele von ihnen haben bislang kaum Möglichkeiten, ihre Bevölkerung gegen Covid-19 zu impfen.

80 Staaten mit niedrigen und mittleren Einkommen dürfen das angepasste Protein in Impfstoffen nutzen, ohne Lizenzgebühren dafür zu zahlen. Einige von ihnen könnten Impfstoffe auf Basis von HexaPro gar in großem Maßstab selbst herstellen – in Produktionsstätten, in denen sonst massenweise günstiger Grippe-Impfstoff entsteht.

Expertinnen und Experten haben dazu den genetischen Bauplan von HexaPro in ein Virus integriert, das bei Geflügel die sogenannte Newcastle-Krankheit verursacht. In einer Fabrik in Vietnam wurden Hühnereier damit infiziert. Die Viren vermehrten sich darin und bildeten HexaPro auf ihrer Oberfläche aus.

Die so gewonnenen HexaPro-Proteine schützten Hamster und Mäuse zuverlässig vor dem neuen Coronavirus. »Ich kann ehrlich sagen, dass ich jeden Hamster, jede Maus auf der Welt vor SARS-CoV-2 schützen kann«, sagte Studienleiter Peter Palese vom der Mount Sinai School of Medicine in New York der »New York Times«. Allerdings müsse sich noch zeigen, ob das so auch in Menschen funktioniert.

Brasilien, Mexiko, Thailand und Vietnam beginnen in den nächsten Monaten mit den ersten Studien dazu.