- Impfstoffe sind ein wichtiges Instrument zum Schutz von Menschen vor Krankheiten, die durch Viren oder Bakterien verursacht werden.
- Sie trainieren das Immunsystem des Körpers, um auf eine eindringende Mikrobe zu reagieren, selbst auf eine, die sie noch nie zuvor gesehen hat.
- Aufgabe des Immunsystems ist es, das Eindringen von Viren und Bakterien in den Körper zu verhindern und diese zu beseitigen, sobald eine Infektion begonnen hat.
Alle Daten und Statistiken basieren auf öffentlich verfügbaren Daten zum Zeitpunkt der Veröffentlichung. Einige Informationen sind möglicherweise veraltet.
Impfstoffe schützen Menschen seit Jahrzehnten vor Krankheiten wie Polio, Pocken und Masern, aber Wissenschaftler entwickeln derzeit Impfstoffe, die möglicherweise gegen die Viren wirken, die HIV, Zika und zuletzt COVID-19 verursachen.
Impfstoffe sind ein wichtiges Instrument zum Schutz von Menschen vor Krankheiten, die durch Viren oder Bakterien verursacht werden. Sie trainieren das körpereigene Immunsystem, um auf eine eindringende Mikrobe zu reagieren, selbst auf eine, die es noch nie zuvor gegeben hat.
Viele Impfstoffe sollen Krankheiten vorbeugen, anstatt eine aktive Infektion zu behandeln. Wissenschaftler arbeiten jedoch an therapeutischen Impfstoffen, die zur Behandlung einer Krankheit verwendet werden können, nachdem Sie sie haben.
Da alle Augen auf einen potenziellen Impfstoff gegen COVID-19 gerichtet sind, finden Sie hier einen Überblick über die Funktionsweise von Impfstoffen und die verschiedenen Arten von Impfstoffen, die derzeit verwendet werden oder sich in der Entwicklung befinden.
Wenn eine Mikrobe wie ein Virus oder ein Bakterium in den Körper eindringt und sich vermehrt, verursacht dies eine Infektion. Das Immunsystem hat die Aufgabe, zu verhindern, dass Mikroben überhaupt in den Körper eindringen, und sie zu beseitigen, sobald eine Infektion begonnen hat.
Das Immunsystem verwendet verschiedene Werkzeuge zur Bekämpfung von Mikroben, darunter verschiedene Arten von weißen Blutkörperchen WBCs oder Leukozyten :
- B-Lymphozyten oder B-Zellen , Y-förmige Proteine Antikörper freisetzen, die an Marker Antigene binden, die auf eindringenden Mikroben gefunden wurden. Jede B-Zelle bildet einen spezifischen Antikörper. Die Bindung eines Antikörpers an sein Antigen löst eine Immunantwort aus, die darauf abzielt, die Mikrobe zu schwächen oder abzutöten.
- T-Lymphozyten oder T-Zellen Zielzellen im Körper, die bereits infiziert wurden. T-Zellen haben eine Vielzahl von Funktionen, einschließlich der Stimulierung benachbarter B-Zellen zur Produktion von Antikörpern, der Aktivierung anderer T-Zellen oder des Angriffs von Zellen mit abnormalen oder fremden Molekülen auf ihrer Oberfläche.
- Makrophagen. Diese Zellen verschlingen und verdauen Mikroben, die in den Körper eingedrungen sind, und entfernen auch Ablagerungen, die von toten Zellen zurückgelassen wurden. Nach dem Verdauen einer Mikrobe präsentiert ein Makrophagen Antigene dieser Mikrobe nahe gelegenen T-Zellen. Makrophagen setzen auch Chemikalien frei, die als Zytokine bezeichnet werdenan der Auslösung von Entzündungen beteiligt.
Wenn das Immunsystem zum ersten Mal auf ein Virus oder Bakterien stößt, kann es mehrere Tage dauern, bis eine vollständige Immunantwort aktiviert ist.
Einige B- und T-Zellen können jedoch werden Speicherzellen die dem Immunsystem helfen, schneller zu reagieren, wenn es das nächste Mal auf dieselbe Mikrobe trifft. Dieser langfristige Schutz vor Krankheiten wird als Immunität bezeichnet.
Ein Impfstoff hilft Ihrem Körper, Infektionen schneller und effektiver zu bekämpfen. Er bereitet Ihr Immunsystem darauf vor, ein Virus oder Bakterien zu erkennen, auch wenn es zuvor noch nicht auf diese Mikrobe gestoßen ist.
Impfstoffe bestehen aus geschwächten oder abgetöteten Mikroben, Mikrobenstücken oder genetischem Material einer Mikrobe.
Impfstoffe mit toten Viruspartikeln oder Virusstücken können keine Infektion verursachen, aber sie lassen Ihr Immunsystem glauben, dass eine aufgetreten ist.
Wenn ein Impfstoff verabreicht wird, produziert das Immunsystem Antikörper gegen die Marker Antigene auf der Mikrobe und in einigen Fällen auch gegen Gedächtnis-B- oder -T-Zellen. Nach der Impfung reagiert der Körper schneller, wenn er das nächste Mal auf diese Mikrobe trifft.
Impfstoffe verringern die Schwere einer Infektion, wenn sie auftritt. Einige Impfstoffe können sogar eine Mikrobe blockieren, bevor sie eine Infektion verursacht, während einige Impfstoffe auch Menschen davon abhalten. Weitergabe des Virus oder der Bakterien andere Personen.
Aufgrund dieser verringerten Übertragung zwischen Menschen schützen Sie bei einer Impfung nicht nur sich selbst, sondern auch Ihre Gemeinde. Dies wird als Immunität der Gemeinschaft oder Herde bezeichnet.
Immunität der Gemeinschaft schützt :
- Menschen zu jung, um geimpft zu werden
- diejenigen, die aufgrund eines geschwächten Immunsystems oder anderer Erkrankungen nicht geimpft werden können
- Personen, die sich aus religiösen oder anderen Gründen nicht impfen lassen
Herdenimmunität schützt auch Menschen, bei denen der Impfstoff nicht wirkt.
Im Allgemeinen zielen Impfstoffe auf ein bestimmtes Virus oder Bakterien ab. Einige Wissenschaftler, die gegen SARS-CoV-2 - das Coronavirus, das COVID-19 verursacht - kämpfen, versuchen jedoch, einen Impfstoff zu entwickeln, der über mehrere Coronaviren hinweg wirkt.
Diese Gruppe von Viren verursacht nicht nur COVID-19, sondern auch schweres akutes respiratorisches Syndrom SARS, respiratorisches Syndrom im Nahen Osten MERS und Erkältung.
Während jedes Coronavirus eine andere Krankheit verursacht, sind einige Teile seines genetischen Materials gleich oder „konserviert“. Dies bietet eine potenzielle Möglichkeit für einen Impfstoff, gegen viele dieser Viren vorzugehen.
"Wir versuchen, das Beste aus beiden Welten zu haben - gegen Dinge zu impfen, die in SARS-CoV-2 einzigartig immunogen sind, aber auch gegen hochkonservierte Regionen in allen bekannten Coronaviren zu impfen", sagte Dr. John M. Maris ein pädiatrischer Onkologe am Kinderkrankenhaus von Philadelphia CHOP.
Maris und seine Kollegen verwenden Krebsimmuntherapie-Tools, um Regionen von SARS-CoV-2 zu identifizieren, auf die mit einem Impfstoff abgezielt werden soll. Ihre Arbeit wurde kürzlich in der Zeitschrift veröffentlicht. Cell Reports Medicine .
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"Das Besondere an diesem Ansatz ist, dass wir Teile aus allen Genen des Virus ziehen, anstatt uns nur auf das Spike-Protein zu konzentrieren", sagte Mark Yarmarkovich , PhD, Postdoktorand in Maris 'Labor bei CHOP.
Die Forscher testen derzeit potenzielle Impfstoffe bei Mäusen, um festzustellen, ob sie eine Immunantwort auslösen. Sie erwarten, dass innerhalb weniger Wochen Daten daraus vorliegen. Diese Art von Tierstudien - auch als präklinische Studien bezeichnet - sind erforderlich, bevor Impfstoffkandidaten dies könnenin Menschen getestet werden.
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Lebendimpfstoffe
Abgeschwächte Lebendimpfstoffe enthalten eine Form des lebenden Virus oder der lebenden Bakterien, die im Labor geschwächt wurden, sodass sie bei Menschen mit einem gesunden Immunsystem keine ernsthaften Krankheiten verursachen können.
Eine oder zwei Dosen des Impfstoffs können eine starke Immunantwort auslösen, die lebenslange Immunität bietet. Menschen mit geschwächtem Immunsystem - wie Kinder, die sich einer Chemotherapie unterziehen, oder Menschen mit HIV - können diese Impfstoffe nicht erhalten.
Beispiele für abgeschwächte Lebendimpfstoffe sind der Impfstoff gegen Masern, Mumps und Röteln MMR sowie der Impfstoff gegen Windpocken Varizellen.
Wissenschaftler haben auch gentechnische Techniken verwendet, um lebende, abgeschwächte Viren zu entwickeln, die Teile verschiedener Viren kombinieren. Dies wird als a bezeichnet. chimärer Impfstoff Ein Impfstoff wie dieser besteht aus einem Dengue-Virus-Rückgrat und Oberflächenproteinen des Zika-Virus. Er befindet sich in einem frühen Stadium.
Inaktivierte Impfstoffe
Inaktivierte Impfstoffe enthalten ein Virus oder Bakterien, die mit Chemikalien, Hitze oder Strahlung abgetötet oder inaktiviert wurden, sodass sie keine Krankheiten verursachen können.
Obwohl die Mikroben inaktiv sind, können diese Impfstoffe dennoch eine wirksame Immunantwort stimulieren. Es sind jedoch mehrere Dosen des Impfstoffs erforderlich, um die Immunität einer Person aufzubauen oder aufrechtzuerhalten.
Die injizierbaren Impfstoffe gegen Polio und die saisonale Grippe sind beide inaktivierte Impfstoffe. Ein weiteres Beispiel ist
Impfstoffe gegen Untereinheiten
Impfstoffe für Untereinheiten enthalten nur einen Teil eines Virus oder von Bakterien - im Gegensatz zu abgeschwächten Lebendimpfstoffen und inaktivierten Impfstoffen, die die gesamte Mikrobe enthalten.
Wissenschaftler wählen aus, welche Teile oder Antigene in einen Impfstoff aufgenommen werden sollen, basierend darauf, wie stark die Immunantwort ist, die sie erzeugen.
Da diese Art von Impfstoff nicht das gesamte Virus oder die Bakterien enthält, kann sie sicherer und einfacher herzustellen sein. Andere Verbindungen, sogenannte Adjuvantien, müssen jedoch häufig in den Impfstoff aufgenommen werden, um ein starkes, lang anhaltendes Immunsystem hervorzurufenAntwort.
Ein Beispiel für einen Impfstoff gegen Untereinheiten ist der Pertussis-Impfstoff Keuchhusten, der nur Teile von Bordetella pertussis enthält, den Bakterien, die für diese Krankheit verantwortlich sind. Dieser Impfstoff verursacht weniger Nebenwirkungen als ein früher inaktivierter Impfstoff. Der Pertussis-Impfstoff ist in enthaltender DTaP-Impfstoff Diphtherie, Tetanus und Pertussis.
Dr. Natasa Strbo , Assistenzprofessor für Mikrobiologie und Immunologie an der Miller School of Medicine der Universität von Miami, und Kollegen arbeiten an einem Impfstoff gegen das Coronavirus, das COVID-19 verursacht. Dabei wird ein Chaperon-Protein namens verwendet.
Laut Strbo zeigen präklinische Untersuchungen an Mäusen, dass dieser Impfstoffkandidat das Immunsystem dazu veranlasst, T-Zellen zu erzeugen, die auf das Spike-Protein abzielen, einschließlich der Atemwege, in denen sich das Virus zuerst festsetzt.
„Mit diesem Impfstoff können wir T-Zell-spezifische Reaktionen in den Atemwegen auslösen“, sagte sie. „Dies ist definitiv der Ort, an dem jeder möchte, dass die Immunantwort bei einer Atemwegsinfektion auftritt.“
Die Ergebnisse der Studie wurden auf dem Preprint-Server veröffentlicht. bioRxiv . Die Arbeit wird in Zusammenarbeit mit einem Biotech-Unternehmen durchgeführt Wärmebiologika . Dieser Impfstoffkandidat muss klinische Studien durchlaufen, bevor Wissenschaftler wissen, ob er bei Menschen wirkt.
Toxoid-Impfstoffe
Toxoid-Impfstoffe sind eine Art Untereinheiten-Impfstoff. Sie verhindern Krankheiten, die durch Bakterien verursacht werden, die Toxine, eine Art Protein, freisetzen. Der Impfstoff enthält Toxine, die chemisch inaktiviert wurden.
Dies führt dazu, dass das Immunsystem diese Proteine angreift, wenn es auf sie trifft. Diphtherie- und Tetanus-Komponenten des DTaP-Impfstoffs sind beide Toxoid-Impfstoffe.
Konjugatimpfstoffe
Konjugat-Impfstoffe sind eine andere Art von Untereinheiten-Impfstoff, der auf die Zucker Polysaccharide abzielt, die die äußere Beschichtung bestimmter Bakterien bilden.
Diese Art von Impfstoff wird verwendet, wenn die Polysaccharide Antigen nur eine schwache Immunantwort verursachen. Um die Immunantwort zu verstärken, wird das Antigen der Mikrobe an ein Antigen gebunden oder konjugiert, auf das das Immunsystem gut reagiert.
Konjugat-Impfstoffe sind zum Schutz gegen Haemophilus influenzae Typ b Hib, Meningokokken- und Pneumokokkeninfektionen.
Nukleinsäure-Impfstoffe
Nukleinsäure-Impfstoffe werden aus genetischem Material hergestellt, das den Code für ein oder mehrere Proteine Antigene eines Virus enthält. Sobald der Impfstoff verabreicht wird, wandeln körpereigene Zellen das genetische Material in die eigentlichen Proteine um, die dann ein Immunsystem produzierenAntwort.
Ein DNA-Plasmid-Impfstoff verwendet ein kleines kreisförmiges Stück DNA, das als Plasmid bezeichnet wird, um die Gene für die Antigene in die Zelle zu transportieren. Ein mRNA-Impfstoff verwendet Messenger-RNA, die ein Vermittler zwischen DNA und Antigen ist.
Diese Technologie hat es Wissenschaftlern ermöglicht, Kandidatenimpfstoffe schneller herzustellen.
Diese Arten von Impfstoffen werden jedoch noch erforscht. Potenzielle Impfstoffe, die diese Technologie verwenden, werden derzeit zum Schutz vor Impfstoffen untersucht. Zika-Virus und die Coronavirus das verursacht COVID-19.
Rekombinante Vektorimpfstoffe
Rekombinante Vektorimpfstoffe sind eine Art Nukleinsäureimpfstoff, bei dem ein harmloses Virus oder Bakterien verwendet werden, um das genetische Material in die Zellen zu transportieren, anstatt die DNA oder mRNA direkt an die Zellen abzugeben.
Einer der häufig verwendeten Vektoren ist ein Adenovirus, das bei Menschen, Affen und anderen Tieren Erkältungen verursacht. Impfstoffe mit einem Adenovirus werden für HIV, Ebola und COVID-19 entwickelt.
Virusvektor-Impfstoffe werden bereits verwendet, um Tiere vor Tollwut und Staupe zu schützen.
Die meisten Impfstoffe werden als Injektion in den Muskel verabreicht - intramuskulär - dies ist jedoch nicht die einzige Option.
An oraler Polio-Impfstoff half Gesundheitsbeamten bei der Beseitigung des wilden Poliovirus in vielen Ländern Afrikas. Außerdem ist ein saisonaler Grippeimpfstoff erhältlich als
Dr. Michael S. Diamond Professor für Medizin, molekulare Mikrobiologie, Pathologie und Immunologie an der Medizinischen Fakultät der Washington University in St. Louis ist der Ansicht, dass ein Nasenimpfstoff einen stärkeren Schutz gegen das Coronavirus bieten könnte, das COVID-19 verursacht.
Der Schlüssel zu jedem Impfstoff liegt in der Immunantwort, die er erzeugt.
Wenn ein Impfstoff in den Muskel injiziert wird, tritt die Immunantwort im gesamten Körper auf. Wenn die Reaktion stark genug ist, kann sie eine Person vor schwerer Krankheit schützen.
Ein intramuskulärer Impfstoff erzeugt nicht immer eine starke Immunantwort in den Schleimhäuten der Nase und der Atemwege, die der Einstiegspunkt für Atemwegsviren wie SARS-CoV-2 sind.
Wenn ein Atemwegsvirus Zellen infizieren kann, die die Atemwege auskleiden und sich vermehren, kann eine Person das Virus trotzdem übertragen, selbst wenn ein Impfstoff sie vor schweren Krankheiten schützt.
Diamond und seine Kollegen haben einen Nasenimpfstoff für COVID-19 entwickelt, der einen rekombinanten Vektorimpfstoff auf der Basis eines Schimpansenadenovirus verwendet.
Bisher haben sie es an Mäusen getestet und seine Wirksamkeit mit einer intramuskulären Version desselben Impfstoffkandidaten verglichen. Die Ergebnisse deuten auf eine stärkere Reaktion über den Nasenweg hin.
"Obwohl Sie mit der intramuskulären Version eine gute systemische Immunität erzeugen", sagte Diamond, "erzeugen Sie mit der intranasalen eine bessere Immunität, und Sie erzeugen auch eine mukosale Immunität. Diese mukosale Immunität stoppt die Infektion im Wesentlichen an ihrem Ausgangspunkt."
Ihre Arbeit wurde kürzlich in der Zeitschrift veröffentlicht Zelle . Eine andere Gruppe von Forschern hatte ähnliche
Während dieser Impfstoff noch in klinischen Studien an Menschen getestet werden muss, ist Diamond der Ansicht, dass die durch einen Nasenimpfstoff hervorgerufene lokale Immunantwort dazu beitragen könnte, Menschen daran zu hindern, das Virus auf andere zu übertragen.
Dieser Impfstoff wurde auch entwickelt, um mit einer Dosis eine starke Immunantwort hervorzurufen, wodurch die Notwendigkeit verringert wird, dass Menschen für ihre zweite Dosis in eine Klinik oder Apotheke zurückkehren müssen.
Nicht jeder Impfstoff kann jedoch in nur einer Dosis verabreicht werden. Mehrere Impfstoffe erfordern mehr als eine Dosis, um eine vollständigere Immunität zu gewährleisten. Dies umfasst die Impfstoffe gegen Hib, humanes Papillomavirus HPV sowie Masern, Mumps und Röteln MMR.
Bei anderen Impfstoffen lässt die Immunität mit der Zeit nach und es ist ein Booster-Schuss erforderlich, um das Immunitätsniveau zu erhöhen. Beispielsweise sollten Erwachsene alle 10 Jahre einen Booster-Schuss des Impfstoffs gegen Tetanus, Diphtherie und Pertussis Tdap erhalten.
Bei der saisonalen Grippe müssen die Menschen jedes Jahr geimpft werden. Dies liegt daran, dass die zirkulierenden Grippeviren von Saison zu Saison variieren können. Selbst wenn dieselben Viren zurückkehren, lässt die durch den Grippeimpfstoff erzeugte Immunität nachim Laufe der Zeit.
Wie Medikamente zur Behandlung von Krankheiten durchlaufen Impfstoffe mehrere
Erkundungsphase
Diese Phase beinhaltet frühe Arbeiten von Wissenschaftlern, um zu verstehen, wie ein Virus oder ein Bakterium Krankheiten verursacht, und um potenzielle Impfstoffkandidaten zu identifizieren, die Menschen vor der Krankheit schützen könnten.
Ein Großteil dieser Arbeit wird im Labor durchgeführt, obwohl Fortschritte in der Genetik und anderen Technologien es Wissenschaftlern ermöglicht haben, mehr Arbeit mit Computern zu erledigen.
präklinisches Stadium
In dieser Phase, die manchmal als „Proof-of-Concept“ -Stufe bezeichnet wird, testen Wissenschaftler potenzielle Impfstoffe bei Mäusen, Ratten, Rhesusaffen oder anderen Tieren, um festzustellen, ob der Impfstoff eine starke Immunantwort hervorruft und ob es eine nachteilige Seite gibtAuswirkungen.
Dieses Stadium muss stattfinden, bevor der Impfstoff in klinische Studien am Menschen übergehen kann.
Klinische Studie und Zulassung
Klinische Studien am Menschen umfassen mehrere Stadien oder Phasen.
- klinische Phase-1-Studie. Während dieser Phase erhält eine kleine Gruppe gesunder Menschen den Impfstoffkandidaten, um festzustellen, ob er eine Immunantwort auslöst und ob Sicherheitsbedenken bestehen.
- klinische Phase-2-Studie. An dieser klinischen Studie ist eine größere Anzahl von Personen beteiligt, die ähnliche Merkmale wie die beabsichtigte Bevölkerung aufweisen - beispielsweise eine ähnliche Altersspanne, körperliche Gesundheit und im Idealfall einen ethnischen Hintergrund.
- klinische Phase 3-Studie. In dieser Studie werden Tausende von Personen nach dem Zufallsprinzip ausgewählt, um entweder den Kandidaten-Impfstoff oder ein inaktives Placebo zu erhalten. Die Wissenschaftler warten dann darauf, dass Personen dem Virus oder den Bakterien ausgesetzt werden, und vergleichen die Wirksamkeit des Impfstoffs mit dem Placebo.Eine Skalenstudie ist der einzige Weg, um festzustellen, ob ein Impfstoff sicher und wirksam ist.
- behördliche Überprüfung und Genehmigung. Sobald sich in einer klinischen Phase-3-Studie gezeigt hat, dass ein Impfstoff sicher und wirksam ist, kann der Hersteller die Zulassung bei der Aufsichtsbehörde eines Landes beantragen. In den USA wird diese Überprüfung von der Food and Drug Administration FDA durchgeführt.Die FDA wird Daten aus klinischen Studien prüfen und feststellen, ob die Risiken des Impfstoffs die potenziellen Vorteile für die Bevölkerung überwiegen.
- klinische Phase 4-Studie. Nachdem ein Impfstoff zugelassen und an die breite Öffentlichkeit verteilt wurde, überwachen die FDA und die Zentren für die Kontrolle und Prävention von Krankheiten weiterhin die Sicherheit und Wirksamkeit des Impfstoffs. Dies ist erforderlich, da einige Nebenwirkungen so selten sind, dass sie nur auftretennachdem Hunderttausende oder Millionen von Menschen den Impfstoff erhalten haben. Auch Mutationen in einem Virus oder Bakterien können einen Impfstoff weniger wirksam machen.
Wie alle Medikamente
Einige Personen, z. B. Personen mit geschwächtem Immunsystem oder Allergien gegen Inhaltsstoffe, die in Impfstoffen verwendet werden, haben möglicherweise ein höheres Risiko für Nebenwirkungen.
Wenn Sie Bedenken hinsichtlich der Sicherheit eines Impfstoffs für Sie oder Ihr Kind haben, wenden Sie sich an Ihren Arzt.
