Forscher untersuchen möglichen Zytokinsturm als Nebenwirkung von COVID-19 Impfung

Bei gesunden Menschen erkennt das körpereigene Immunsystem einen Krankheitserreger und reagiert mit einer angemessenen Immunantwort. Im Optimalfall wird dadurch der Ausbruch einer Krankheit erfolgreich verhindert. Kommt es allerdings zu einer Überreaktion des Immunsystems, wie beispielsweise einem „Zytokinsturm“, kann dies schwerwiegende Folgen haben, die bis zum Tod führen können.

Diese Bedenken werden in Zusammenhang mit COVID-19 immer wieder laut. Besonders die Entwicklung einer Impfung ist dadurch mit einem Risiko verbunden.

Professor Friedemann Weber, Virologe an der  Justus-Liebig-Universität, erforscht dieses Risiko als Teil der Entwicklung eines Impfstoffs gegen SARS-CoV-2 im schwedischen Karolinska-Institut.

Viele Zytokine gehören zum angeborenen Immunsystem. Die SARS-Viren sind besonders gut darin, mit ihm zu interagieren. Leider“, sagt Professor Weber.

Entgleisung des Immunsystems: Zytokinsturm

Zytokine sind spezielle Proteine des menschlichen Körpers. Sie regen unter anderem die Bildung und Freisetzung von Immunmediatoren an. Werden diese freigesetzt, kommt es zu einer Entzündungsreaktion im Körper.

Fieber, Rötungen, Schwellungen und Schmerzen sind die Folge. Im Normalfall hilft diese Reaktion, einen Krankheitserreger im Körper zu bekämpfen. Kommt es jedoch zu einer sich selbst verstärkenden Rückkopplung zwischen Zytokinen und Immunzellen, spricht man von einem „Zytokinsturm“. Dabei handelt es sich um eine potenziell lebensgefährliche Entgleisung des Immunsystems.

Warum dies jedoch in manchen Fällen ausgelöst wird oder wie es verhindert werden kann, ist bisher noch unklar.

SARS-Viren und das Immunsystem

Es gibt viele Viren und Krankheitserreger. Gerade bei SARS-Viren, wie SARS-CoV-2, wird besonders oft über Immunreaktionen diskutiert. Dies hat mehrere Gründe.

Einerseits weil man bisher beobachtet hat, dass verschiedene Menschen sehr unterschiedlich auf das Virus reagieren. Das Spektrum einer COVID-19-Erkrankung wird dadurch so breit wie kaum bei einer anderen bekannten Erkrankung. Es gibt Menschen mit schweren Symptomen, die intensive Behandlung und Beatmung benötigen, bis hin zu Menschen die überhaupt keine Symptome wahrnehmen.

Viele Forscher vermuten, dass dies mit dem körpereigenen Immunsystem zu tun hat. Eine Hypothese lautet, dass bei vielen Menschen keine Symptome auftreten, weil ihr Körper bereits in der Vergangenheit mit Coronaviren in Kontakt kam und ihr Immunsystem bereits Antikörper gebildet hat. Dadurch kommt es beim Kontakt mit dem Virus zu keinem Ausbruch der Krankheit. Eine andere Überlegung ist jedoch, dass Menschen, gerade weil ihr Immunsystem das Virus schon kennt, eine übermäßig starke Immunreaktion haben. Dadurch kommt es zu schweren Krankheitssymptomen.

Welche dieser beiden Hypothesen richtig ist, entscheidet wesentlich über die Strategie und den Erfolg einer möglichen Impfung.

„Es gibt ganz unterschiedliche Zytokine“, sagt Professor Weber. „Die einen rufen Immunzellen herbei, die anderen beruhigen sie wieder. Für eine ausgewogene Impfreaktion müssen beide Anteile vorhanden sein, aber keiner darf überhandnehmen.“

Ein anderer Punkt ist, dass man in der Vergangenheit bereits schlechte Erfahrungen mit Impfstoffen gegen SARS gemacht hat.

Schlechte Erfahrungen bei SARS in der Vergangenheit

Als es im Jahr 2002 zu einem Ausbruch von SARS in China kam, wurde intensiv nach einem Impfstoff geforscht. Jedoch gab es dabei unerwartet heftige Probleme.

Impfstoffkandidaten, die in Voruntersuchungen und ersten Tierstudien gut abschnitten, scheiterten schließlich überraschend am letzten Schritt der präklinischen Phase im Jahr 2008. Bei diesem Schritt impft man Versuchstiere zuerst und infiziert sie dann nochmals mit dem Erreger.

Obwohl die Impfung wirkte und bei den Versuchstieren kaum aktive Viren gefunden wurden, ging es den Tieren immer schlechter. Es kam zu einer großflächigen Entzündung und genau wie bei einer SARS-Infektion konnten sie kaum noch atmen.

Bei Untersuchungen zeigte sich, dass die in der Impfung enthaltenen Virusbausteine einen Zytokinsturm im körpereigenen Immunsystem ausgelöst hatten. Dieser zeigte sich erst beim zweiten Kontakt mit dem Erreger. Insgesamt scheiterten damals 14 Impfstoffe an dieser Hürde. Schließlich verschwand das Virus und es kam nie zu einer Zulassung.

Shibo Jiang, Virologe und Professor mit Lehrstühlen in den USA und in China arbeitete zu dieser Zeit an der Entwicklung eines Impfstoffs gegen SARS mit. Er warnte im März 2020 in einem ausführlichen Artikel im Fachmagazin Nature vor einer voreiligen Impfstoffentwicklung mit verkürzten klinischen Phasen:

„Verstehen Sie mich nicht falsch. Jetzt möglichst schnell an einem Impfstoff zu arbeiten, das ist entscheidend. Aber es ist auch wichtig, dabei keine Abkürzungen zu nehmen“, schrieb Professor Shibo Jiang.

Impfstoffe bereits im Einsatz

Die Realität ist jedoch, dass in verschiedenen Ländern bereits wenige Monate nach Bekanntwerden des neuartigen Coronavirus Impfstoffkandidaten an Menschen eingesetzt werden. Unter anderem berichten Regierungsbeamte in China davon, dass sie bereits seit Juli Impfstoffe großflächig an Menschen testen, und kürzlich gab auch die russische Regierung bekannt, dass mit „Sputnik V“ ein Impfstoff registriert wurde, der ab September an bis zu 40.000 Personen getestet wird.

Dass die üblichen klinischen Phasen, die normalerweise mehrere Jahre dauern, dabei nicht durchgeführt wurden, kann man leicht selbst ausrechnen.

Professor Weber und sein Team untersuchen gerade in Labortests die Möglichkeit eines Zytokinsturms für einen zukünftigen Impfstoffkandidaten. Diese Studien sollten laut Professor Klaus Cichutek, Präsident des Paul-Ehrlich-Instituts „zwingend zum Studiendesign“ gehören.

„In Studien sind solche Untersuchungen vorzusehen, zunächst im Tierversuch und später dann auch in den klinischen Prüfungen am Menschen“, sagt Professor Cichutek dazu.

Wie die bereits eingesetzten Impfstoffe wirken, wird sich in den nächsten Wochen und Monaten zeigen. Aktuell läuft die weitere Forschung an insgesamt über 170 offiziell gemeldeten Impfstoffkandidaten weiterhin auf Hochtouren.