Warum wir uns nicht langfristig aus der COVID-19-Pandemie herausbewegen können

Warum wir uns nicht langfristig aus der COVID-19-Pandemie herausbewegen können

Mit ein weiterer COVID-19-Booster verfügbar für gefährdete Bevölkerungsgruppen in den USA, finden sich viele Menschen frage mich, was das Endspiel sein wird.

Das mRNA-Impfstoffe derzeit in den USA gegen COVID-19 eingesetzt, sind sehr erfolgreich bei der Verhinderung von Krankenhausaufenthalten und Todesfällen. Das berichtete kürzlich der Commonwealth Fund dass allein in den USA die Impfstoffe über 2 Millionen Menschen vor dem Tod und über 17 Millionen vor Krankenhauseinweisungen bewahrt haben.

Allerdings haben die Impfstoffe konnte keine langfristige schützende Immunität bieten verhindern Durchbruchinfektionen – Fälle von COVID-19-Infektionen, die bei Personen auftreten, die vollständig geimpft sind.

Aus diesem Grund haben die Centers for Disease Control and Prevention kürzlich eine zweite Auffrischungsimpfung für Personen ab 50 Jahren und Personen mit geschwächtem Immunsystem befürwortet. Andere Länder inkl Israeldas Vereinigtes Königreich und Südkorea haben auch einen zweiten Booster genehmigt.

Allerdings ist es geworden immer deutlicher dass die zweite Auffrischimpfung keinen langanhaltenden Schutz vor Durchbruchinfektionen bietet. Infolgedessen müssen die bestehenden Impfstoffe umgerüstet werden, um die Schutzdauer zu verlängern, um zur Beendigung der Pandemie beizutragen.

Als Immunologen studieren Immunantwort auf Infektionen und andere Bedrohungenversuchen wir, die durch Impfstoff-Booster induzierte Immunität gegen COVID-19 besser zu verstehen.

Aktivierung der längerfristigen Immunität

Es ist ein kleines medizinisches Rätsel: Warum sind mRNA-Impfstoffe so erfolgreich bei der Verhinderung der schweren Form von COVID-19, aber nicht so gut beim Schutz vor Durchbruchinfektionen? Das Verständnis dieses Konzepts ist entscheidend, um Neuinfektionen zu stoppen und die Pandemie zu kontrollieren.

Die COVID-19-Infektion ist insofern einzigartig, als sich die Mehrheit der Menschen, die sie bekommen, mit leichten bis mittelschweren Symptomen erholt, während a ein kleiner Prozentsatz bekommt die schwere Krankheit das kann zu Krankenhausaufenthalt und Tod führen.

Das Verständnis, wie unser Immunsystem während der leichten und schweren Formen von COVID-19 funktioniert, ist auch wichtig für den Prozess der Entwicklung gezielterer Impfstoffe.

Wenn Menschen zum ersten Mal SARS-CoV-2 – dem Virus, das COVID-19 verursacht – oder einem Impfstoff gegen COVID-19 ausgesetzt sind, aktiviert das Immunsystem zwei Schlüsseltypen von Immunzellen, die so genannten B- und T-Zellen. Die B-Zellen produzieren Y-förmige Eiweißmoleküle, sogenannte Antikörper. Die Antikörper binden an das hervorstehende Spike-Protein auf der Oberfläche des Virus. Dies blockiert das Eindringen des Virus in eine Zelle und verhindert letztendlich, dass es eine Infektion verursacht.

Wenn jedoch nicht genügend Antikörper produziert werden, kann das Virus entweichen und die Wirtszellen infizieren. Wenn dies geschieht, aktiviert das Immunsystem sogenannte Killer-T-Zellen. Diese Zellen können virusinfizierte Zellen sofort nach der Infektion erkennen und zerstören, wodurch verhindert wird, dass sich das Virus repliziert und eine weit verbreitete Infektion verursacht.

Somit gibt es zunehmende Beweise dass Antikörper helfen können, Durchbruchinfektionen zu verhindern, während die Killer-T-Zellen Schutz vor der schweren Form der Krankheit bieten.

Warum Auffrischungsimpfungen?

Die B-Zellen und T-Zellen sind insofern einzigartig, als sie, nachdem sie eine anfängliche Immunantwort aufgebaut haben, erhalten in Gedächtniszellen umgewandelt. Im Gegensatz zu Antikörpern können Gedächtniszellen im Körper einer Person verbleiben seit mehreren Jahrzehnten und können schnell reagieren, wenn sie auf denselben Infektionserreger stoßen. Aufgrund solcher Gedächtniszellen werden manche Impfstoffe gegen Krankheiten wie Pocken eingesetzt bieten Schutz für Jahrzehnte.

Aber bei bestimmten Impfstoffen, wie Hepatitis, ist es notwendig, sie zu geben Mehrfachdosen eines Impfstoffs um die Immunantwort zu stärken. Dies liegt daran, dass die erste oder zweite Dosis nicht ausreicht, um robuste Antikörper zu induzieren oder die Gedächtnis-B- und -T-Zellantwort aufrechtzuerhalten.

Diese Stärkung oder Verstärkung der Immunantwort, hilft zu steigern die Anzahl der B-Zellen und T-Zellen, die auf den Infektionserreger reagieren können. Boosten auch löst die Gedächtnisreaktion auswodurch eine verlängerte Immunität gegen eine Reinfektion bereitgestellt wird.

COVID-Impfstoff-Booster

Während die dritte Dosis – oder erste Auffrischimpfung – von COVID-19-Impfstoffen war sehr effektiv bei der Prävention der schweren Form von COVID-19, dem Schutz vor einer Ansteckung dauerte weniger als vier bis sechs Monate.

Dieser verminderte Schutz auch nach der dritten Dosis hat dazu geführt die CDC, um den vierten Schuss zu unterstützen des COVID-19-Impfstoffs – der als zweite Auffrischimpfung bezeichnet wird – für Menschen mit geschwächtem Immunsystem und Personen ab 50 Jahren.

Allerdings eine neuere Vorstudie aus Israel die noch nicht von Experten begutachtet wurde, zeigte, dass die zweite Auffrischimpfung die Immunantwort nicht weiter verstärkte, sondern lediglich die nachlassende Immunantwort wiederherstellte, die während der dritten Dosis beobachtet wurde. Außerdem bot die zweite Auffrischungsimpfung im Vergleich zu den ersten drei Dosen wenig zusätzlichen Schutz gegen COVID-19.

Während also die zweite Auffrischimpfung den am stärksten gefährdeten Menschen sicherlich einen kleinen Nutzen bringt, indem sie den Immunschutz um einige Monate verlängert, gab es einen erhebliche Verwirrung darüber, was die Verfügbarkeit des vierten Schusses für die allgemeine Bevölkerung bedeutet.

Häufiges Boosten und Immunerschöpfung

Zusätzlich zu der Unfähigkeit der derzeitigen COVID-19-Impfstoffe, eine langfristige Immunität zu bieten, glauben einige Forscher, dass eine häufige oder ständige Exposition gegenüber Fremdmolekülen, die in einem Infektionserreger gefunden werden, zu einer „Erschöpfung“ des Immunsystems führen kann.

So ein Phänomen wurde häufig bei HIV-Infektionen und Krebs berichtet. Da die T-Zellen in diesen Fällen die fremden Moleküle die ganze Zeit „sehen“, können sie abgenutzt werden und den Körper nicht mehr von Krebs oder HIV befreien.

Es gibt auch Hinweise darauf, dass in schweren Fällen von COVID-19 die Killer-T-Zellen können auftreten Immunerschöpfung und sind daher nicht in der Lage, eine starke Immunantwort aufzubauen. Ob wiederholte COVID-19-Impfstoff-Booster eine ähnliche T-Zell-Erschöpfung verursachen können, ist eine Möglichkeit, die weiter untersucht werden muss.

Rolle von Adjuvantien zur Stärkung der impfinduzierten Immunität

Ein weiterer Grund, warum die mRNA-Impfstoffe keine anhaltende Antikörper- und Gedächtnisreaktion induzieren konnten, könnte damit zusammenhängen Inhaltsstoffe, die Adjuvantien genannt werden. Traditionelle Impfstoffe wie die für Diphtherie und Tetanus Adjuvantien verwenden um die Immunantwort zu stärken. Dies sind Verbindungen, die aktivieren die angeborene Immunität das aus Zellen besteht, die als Makrophagen bekannt sind. Dies sind spezialisierte Zellen, die den T-Zellen und B-Zellen helfen und letztendlich eine stärkere Antikörperantwort induzieren.

Da mRNA-basierte Impfstoffe eine relativ neue Klasse von Impfstoffen sind, enthalten sie nicht die traditionellen Adjuvantien. Die derzeit in den USA verwendeten mRNA-Impfstoffe beruhen auf kleinen Fettkügelchen, die als Lipid-Nanopartikel bezeichnet werden, um die mRNA abzugeben. Diese Lipidmoleküle können als Adjuvantien wirken, aber wie genau diese Moleküle die langfristige Immunantwort beeinflussen, bleibt abzuwarten. Und ob das Versagen der aktuellen COVID-19-Impfstoffe, eine starke, langlebige Antikörperreaktion auszulösen, mit den Adjuvantien in den bestehenden Formulierungen zusammenhängt, muss noch untersucht werden.

Während die derzeitigen Impfstoffe bei der Vorbeugung schwerer Krankheiten hochwirksam sind, muss sich die nächste Phase der Impfstoffentwicklung darauf konzentrieren, wie eine langlebige Antikörperantwort ausgelöst werden kann, die mindestens ein Jahr anhalten würde, was es wahrscheinlich macht, dass COVID-19-Impfstoffe dies tun werden ein jährlicher Shot werden.

Prakash NagarkattiProfessor für Pathologie, Mikrobiologie und Immunologie, Universität von South Carolina und Mitzi NagarkattiProfessor für Pathologie, Mikrobiologie und Immunologie, Universität von South Carolina

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