Wenn ein neuer Krankheitserreger auftritt,
bleiben unsere Körper und Gesundheitssysteme ungeschützt.
In Zeiten wie diesen besteht ein dringender Bedarf an einem Impfstoff,
der eine weit verbreitete Immunität mit geringen Verlusten von Leben ermöglicht.
Wie schnell können wir also Impfstoffe entwickeln,
wenn wir sie am dringendsten benötigen?
Die Impfstoffentwicklung lässt sich im Allgemeinen in drei Phasen unterteilen.
In der explorativen Forschung,
experimentieren Wissenschaftler mit verschiedenen Ansätzen,
um sichere und reproduzierbare Impfstoffdesigns zu finden.
Sobald diese im Labor überprüft werden, gehen sie in die klinische Erprobung,
wo Impfstoffe auf Sicherheit, Wirksamkeit und Nebenwirkungen
für eine Vielzahl von Bevölkerungsgruppen untersucht werden.
Schließlich erfolgt die Produktion,
wobei Impfstoffe für den öffentlichen Gebrauch
hergestellt und vertrieben werden.
Unter normalen Umständen dauert dieser Prozess durchschnittlich 15 bis 20 Jahre.
Doch während einer Pandemie wenden Forscher zahlreiche Strategien an,
um jede Phase so schnell wie möglich zu durchlaufen.
Die explorative Forschung ist vielleicht die flexibelste.
Ziel dieser Phase ist es, einen sicheren Weg zu finden,
unser Immunsystem mit dem Virus oder den Bakterien in Kontakt zu bringen.
Dadurch erhält unser Körper die Information, die er benötigt,
um Antikörper zu bilden,
die in der Lage sind, eine echte Infektion zu bekämpfen.
Es gibt viele Möglichkeiten, diese Immunantwort sicher auszulösen,
aber im Allgemeinen sind die wirksamsten Designs auch am langsamsten herzustellen.
Herkömmliche Lebendimpfstoffe sorgen für eine lang anhaltende Widerstandsfähigkeit.
Sie sind jedoch auf geschwächte Virusstämme angewiesen,
die über lange Zeiträume
in nicht-menschlichem Gewebe kultiviert werden müssen.
Totimpfstoffe verfolgen einen viel schnelleren Ansatz,
wobei Hitze, Säure oder Strahlung direkt angewendet werden,
um den Erreger zu schwächen.
Auch Untereinheiten-Impfstoffe, die harmlose Fragmente
von Virusproteinen injizieren, können schnell hergestellt werden.
Diese schnelleren Verfahren
führen jedoch zu einer weniger robusten Widerstandsfähigkeit.
Dies sind nur drei von vielen Impfstoffdesigns,
die jeweils ihre eigenen Vor- und Nachteile haben.
Es gibt keine Garantie dafür, dass die einzelnen Ansätze funktionieren,
und alle erfordern zeitaufwändige Forschungen.
Um die Entwicklung zu beschleunigen, ist es also am besten,
wenn viele Labore gleichzeitig an verschiedenen Modellen arbeiten.
Diese "Rennen zum Ziel"-Strategie
führte in 7 Monaten zum ersten testbaren Zika-Impfstoff
und in nur 42 Tagen zum ersten testbaren COVID-19-Impfstoff.
Dass diese Impfstoffe testbar sind,
bedeutet nicht, dass sie erfolgreich sein werden.
Aber Modelle, die als sicher und leicht reproduzierbar eingestuft werden,
können in die klinische Prüfung gehen,
während andere Labore weiterhin Alternativen erforschen.
Unabhängig davon, ob ein testbarer Impfstoff
in vier Monaten oder vier Jahren hergestellt wird,
ist die nächste Entwicklungsphase oft die längste und unvorhersehbarste.
Klinische Tests bestehen aus drei Phasen, die jeweils mehrere Studien umfassen.
Phase I-Studien befassen sich
mit der Intensität der ausgelösten Immunantwort
und sollen nachweisen, dass der Impfstoff sicher und wirksam ist.
Der Schwerpunkt der Phase-II-Studien liegt auf der Bestimmung der richtigen Dosierung
und des Verabreichungsplans für eine breitere Bevölkerung.
Und in Phase III-Studien wird die Sicherheit
in der primären Anwendungspopulation des Impfstoffs ermittelt,
wobei auch seltene Nebenwirkungen und negative Reaktionen identifiziert werden.
Angesichts der Anzahl der Variablen und des Fokus auf die langfristige Sicherheit
ist es unglaublich schwierig, die klinische Prüfung zu beschleunigen.
Unter extremen Umständen führen Forscher mehrere Studien
innerhalb einer Phase gleichzeitig durch.
Aber sie müssen trotzdem strenge Sicherheitskriterien erfüllen,
bevor sie fortfahren können.
Gelegentlich können Labore diesen Prozess beschleunigen,
indem sie bereits zugelassene Behandlungen einsetzen.
Im Jahr 2009 passten Forscher den saisonalen Grippeimpfstoff an,
um H1N1 zu behandeln --
und entwickelten in nur sechs Monaten einen weit verfügbaren Impfstoff.
Diese Methode funktioniert aber nur, wenn es sich um bekannte Krankheitserreger
mit einem gut etablierten Impfstoffdesign handelt.
Nach einer erfolgreichen Phase III-Studie
überprüft eine nationale Regulierungsbehörde die Ergebnisse
und genehmigt die Herstellung sicherer Impfstoffe.
Jeder Impfstoff enthält eine einzigartige Mischung
aus biologischen und chemischen Komponenten,
deren Herstellung eine spezialisierte Pipeline erfordert.
Damit die Produktion sofort nach der Zulassung
des Impfstoffs beginnen kann, müssen die Herstellungspläne
parallel zu den Forschungen und Tests erstellt werden.
Dies erfordert eine ständige Koordination zwischen Laboren und Herstellern,
sowie Ressourcen, um sich an plötzliche Änderungen
des Impfstoffdesign anzupassen --
auch wenn dadurch monatelange Arbeit verschwendet wird.
Im Laufe der Zeit dürften Fortschritte
in der explorativen Forschung und Herstellung diesen Prozess beschleunigen.
Vorläufige Studien deuten darauf hin, dass zukünftige Forscher
das genetische Material von verschiedenen Viren
in dasselbe Impfstoffdesign eintauschen könnten.
Diese DNA- und mRNA-basierten Impfstoffe könnten alle drei Stufen
der Impfstoffproduktion dramatisch beschleunigen.
Aber bis solche Durchbrüche eintreten,
besteht unsere beste Strategie darin, dass Labore weltweit zusammenarbeiten
und parallel an verschiedenen Ansätzen arbeiten.
Durch den Austausch von Wissen und Ressourcen
können Wissenschaftler jegliche Krankheitserreger besiegen.