Impfstoffe und Antikörper

Zunächst einmal berichten wir hier kurz über die Entwicklungsgeschichte, die grundlegenden Begriffe und die Inhaltsstoffe der verschiedenen Impfstoffarten.

Hier geht es direkt zum Thema „Tiernutzung für Impfungen“.

Welche Möglichkeiten der Immunisierung haben wir?

Bei einer Infektion mit einem Virus oder einem Bakterium bemerkt das Immunsystem nach einer gewissen Zeit den Eindringling. Gegen dieses sogenannte Antigen werden genau passende Antikörper produziert, die am Ende zur Zerstörung des bakteriellen oder viralen Materials führen. Außerdem werden Informationen über diese Infektion in den Gedächtniszellen abgespeichert, sodass die Produktion von Antikörpern beim nächsten Mal noch schneller und effektiver ablaufen kann.

Auch bei einer Impfung wird dem Immunsystem ein Antigen präsentiert, allerdings ohne die krankheitsauslösenden bakteriellen oder viralen Anteile. Auch hier werden Antikörper gebildet, die nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip auf das entsprechende Virus oder Bakterium passen. Genauso wird auch in den Gedächtniszellen die Anleitung zum effektiven Vorgehen gegen diesen Erreger abgelegt.

Beide Vorgänge sind Formen der aktiven Immunisierung^[1], durch sie lernt der Organismus für die Zukunft und ist auf die nächste Begegnung mit dem jeweiligen Erreger gut vorbereitet. Wenn infizierte Menschen ein Mittel aus fertigen Antikörpern bekommen, sprechen wir von einer passiven Immunisierung^[2]. Sie hilft, die Infektion zurückzudrängen, und ist auch bei schon erkrankten Menschen anwendbar. Dabei merkt sich das Immunsystem jedoch nicht den Bauplan für die notwendigen Antikörper.

Auch bei der COVID19-Therapie werden unter anderem Medikamente aus Antikörpern gegeben.^[3] Allerdings ist diese Behandlung teuer und bringt keinen Vorteil mehr, wenn sie zu spät eingesetzt wird. Antikörperpräparate zur passiven Immunisierung können aus dem Blutplasma genesener Menschen gewonnen werden. In diesem Fall bekommt die erkankte Person eine Mischung aller Antikörper, die sich im Blut der Genesenen befunden hat, nicht nur solche gegen SARS-CoV-2.

Effektiver ist es, sogenannte monoklonale Antikörper zu geben. Diese sind untereinander gleich und nur gegen ein spezielles Virus gerichtet. Für diese Art Medikamente werden Zellkulturen aus Bakterien oder menschlichen Zellen verwendet, die den Bauplan für die gewünschten Antikörper eingepflanzt bekommen haben.^[4]

Wie unterscheiden sich Impfung und Infektion?

Der entscheidende Unterschied zwischen Infektion und Impfung: Bei einer Infektion bringen Viren deutlich mehr genetisches Material (in Form von DNA oder RNA) mit, auf dessen Grundlage die betroffene Zelle eine Reihe von Proteinen herstellt, die das Immunsystem schwächen und auch sonst den Körper schädigen können. In diesem kurzen Video erklärt der Molekularbiologe Dr. Martin Moder anschaulich die Details am Beispiel von SARS-CoV-2:

Eine Infektion mit einem aktiven Bakterium führt im ungünstigen Fall dazu, dass es sich im betroffenen Gewebe vermehrt und dabei den Körper auf unterschiedlichsten Wegen schädigt.

Seit wann wenden Menschen das Prinzip der Schutzimpfung an?

Die Idee, Menschen gezielt durch Konfrontation mit einer weniger gefährlichen Version eines Erregers zu immunisieren, ist schon mehrere Jahrhunderte alt. Unter anderem gegen Pocken wurden die Pusteln gerade genesener Menschen angestochen. Die Flüssigkeit, die sich darin befand, wurde mit dem gleichen Messer auf Gesunde übertragen.

Beim ersten dokumentierten Experiment einer Schutzimpfung im Mai 1796 übertrug der Arzt Edward Jenner das Wundsekret einer an Kuhpocken erkrankten Magd auf ein Kind. Vorher war schon bekannt gewesen, dass diese Art der Pocken für Menschen nicht so dramatische Verläufe hatte und die davon Genesenen immun gegen die deutlich gefährlicheren Menschenpocken waren. Sechs Wochen später infizierte Jenner das Kind mit Menschenpocken, an denen damals fast jeder achte Infizierte starb. Das Kind erkrankte nicht einmal. Jenner prägte im Anschluss den Begriff vaccine, auf Deutsch Vakzin, nach dem lateinischen Wort „vacca“ = „die Kuh“.^[5]

Ob der heutige Impfstoff gegen die Pocken tatsächlich von Kuhpocken abstammt, ist umstritten. Jenner impfte damals weitere Menschen und griff auf die Wundsekrete von Melkern zurück, von denen man ausging, dass sie an Kuhpocken erkrankt waren. Schon Jenner selbst vermutete, dass sein Impfstoff eher von Pferden stammen könnte. Im 19. Jahrhundert wurden Pockenviren von Kühen und Pferden verwendet, bevor die Hersteller auf das im Labor weiter entwickelte „Vaccinia-Virus“ wechselten.^[6]

1807 machte Bayern den Anfang und führte die Impfpflicht gegen die Pocken ein. Weitere Länder folgten und Ende der 1960er Jahre startete das globale Ausrottungsprogramm. 1980 gab die Weltgesundheitsorganisation bekannt, dass die Pocken besiegt seien.

Erst im 19. Jahrhundert gelang es Louis Pasteur und Robert Koch nachzuweisen, dass spezielle Erreger Infektionskrankheiten auslösen - eine wichtige Grundlage für die heutige Impfprophylaxe.^[7]
Die Nächsten Impfstoffe wurden Ende des 19. Jahrhunderts gegen Tollwut, Cholera und die Pest entwickelt.^[8]

Welche Arten von Impfstoffen gibt es?

Im allgemeinen Sprachgebrauch werden Impfstoffarten nach ihrer Zusammensetzung und Herstellungsmethode unterschieden.

Lebendimpfstoffe

Hier werden vermehrungsfähige Erreger verimpft, die allerdings so stark abgeschwächt sind, dass sie die dazu gehörende Krankheit nicht mehr auslösen können. Beispiele sind die Vakzine gegen Masern, Röteln und Mumps. Für Personen mit geschwächtem Immunsystem und während der Schwangerschaft sind Lebendimpfstoffe jedoch nicht geeignet.^{[9] [10]}

Sogenannte „Totimpfstoffe“

Sie enthalten den ganzen Erreger oder Teile davon in einer inaktiven Form. Dazu können einem Bakterium wie zum Beispiel dem Tetanuserreger die toxischen Bestandteile entzogen werden. Andere Verfahren zerstören die Bakterien oder Viren soweit, dass sie nicht mehr krankheitserregend sind, das Immunsystem aber noch wie oben erläutert auf ihre Struktur reagieren kann.^[11]

Auch der seit kurzem in Deutschland von der STIKO empfohlene Impfstoff Novavax wird zu den „Totimpfstoffen“ gezählt. Er besteht aus Proteinpartikeln, die auch auf SARS-CoV2-Hüllenvorkommen. Novavax wird nicht aus ganzen Viren gewonnen, sondern von Zellpräparaten aus Nachtfaltern produziert. Dazu werden diese Zellen mit einem speziell hergestellten Virus infiziert, dem der Bauplan für die gewünschten Proteine zugefügt wurde.^[12]

Vektorimpfstoffe

In der Biologie steht der Begriff „Vektor“ allgemein für ein Transportmittel. Um die gewünschte Information in den menschlichen Wirt zu transportieren, enthalten Vektorimpfstoffe ein aktives, aber harmloses Virus (meist Adenoviren). Diesem Vektor wurde vorher ein kleines Stück RNA oder DNA aus dem Virus zugefügt, gegen das die Person immunisiert werden soll. Das Vektorvirus infiziert die Zelle und lässt sie das entscheidende Antigen herstellen. Im Fall von SARS-CoV-2 sind das die bekannten Spikeproteine. Im Anschluss läuft die oben beschriebene Immunantwort ab.

Der Nachteil: falls eine Person schon einmal Kontakt zu dem als Vektor genutzten Virus hatte, kann die Wirksamkeit des Impfstoffs beeinträchtigt sein.

Es gibt bisher Vektorimpfstoffe gegen das Dengue-Fieber, Ebola und COVID-19 (darunter die Impfstoffe von AstraZeneca und Johnson&Johnson).^[13]

mRNA-Impfstoffe

Diese Impfstoffe enthalten einen Bauplan eines kleinen Teils des Virus, gegen das geimpft werden soll. Dafür werden relativ kurze mRNA-Stränge biochemisch im Labor hergestellt und in winzige Fetttröpfchen verpackt, damit sie in menschliche Zellen gelangen können. Außerdem ist RNA sehr empfindlich und wird durch die Fetthüllen vor Erschütterungen beim Transport geschützt. In den Zellen werden die mRNA-Stränge abgelesen. Auf ihrer Basis wird nun im Falle des Corona-Impfstoffs das schon mehrfach erwähnte Spikeprotein hergestellt. Dieser Prozess kommt in Zellen jeden Tag vielfach vor. Im Anschluss baut die Zelle die RNA-Stränge wieder ab, um die darin enthaltenen Bausteine für den Bau neuer RNA und damit die Herstellung anderer Proteine wieder verwenden zu können.^{[14] [15]}

An mRNA- und auch an DNA-Impfstoffen wird seit vielen Jahren geforscht. Die COVID-19-Impfstoffe von BioNTech/Pfizer und Moderna sind die ersten zugelassenen mRNA-Impfstoffe. An weiteren mRNA- und DNA-Impfstoffen gegen viele verschiedene Krankheiten wird gearbeitet. Die Injektion von mRNA-Abschnitten ist auch vielversprechend in der Krebstherapie und bei der Behandlung anderer Krankheiten.^[16].

Genaugenommen sind mRNA-Impfstoffe genauso als „Totimpfstoffe“ zu sehen wie die Proteinpartikel (beispielsweise in Novavax), weil beide keine aktiven Viren enthalten. Eine zutreffendere Unterscheidung zwischen diesen beiden Präparaten wäre: „Klassischer“ oder „moderner“ Impfstoff.^[17]

Wofür brauchen wir derzeit Tiere zur Herstellung von Impfstoffen?

Genauso wie wir zoonotische Erreger durch den Kontakt mit Tieren erhalten haben, basiert schon sehr lange die Praxis der Immunisierung auf Bestandteilen aus Tieren. Impfstoffe können Gelatine, Laktose, Lactoalbumin, Galle, Substanzen aus Hühnerembryos und Hühnereiweiß, Cholesterin und andere tierische Bestandteile enthalten, wenn auch nur in geringen Mengen. Für die geimpfte Person ist das meist nur dann von Interesse, wenn sie allergisch auf die tierischen Proteine reagiert. Für die Masse der hergestellten Impfstoffe bedeutet es aber, dass eine relativ große Zahl an Tieren genutzt wird. Alleine der Bedarf an Substanzen aus Hühnerembryonen erfordert weltweit 450-500 Millionen bebrütete Hühnereier pro Jahr.

Diese massive Nachfrage nach Eiern erfordert die Haltung einer entsprechenden Anzahl an Legehennen. Damit erhöht sich wiederum das Risiko der Entstehung neuer Vogelgrippe-Varianten. So widerspricht die bisher verfolgte Strategie dem eigentlichen Interesse, Menschen vor Infektionen zu schützen. Dass Grippeviren sowohl Menschen als auch Vögel infizieren können, bringt ein weiteres Problem mit sich: Grippeimpfstoffe für Menschen sollten gegen Grippeviren wirksam sein, die an Menschen angepasst sind und unter ihnen zirkulieren. Wird das Virus für den Impfstoff in Hühnereiern herangezogen, kann es sich dort wieder an Hühnerzellen anpassen. Damit wäre der Impfstoff deutlich weniger wirksam im menschlichen Immunsystem.^[18]

Alternativ werden Impfstoffe biochemisch auf der Basis von Zellkulturen hergestellt, die Tieren entnommen wurden. Diese Zellkulturen müssen in Nährmedien^[19] aufbewahrt werden, damit sie arbeiten können. Auch diese Nährlösungen basieren oft auf Tierprodukten. Häufig wird sogenanntes fetales Rinderserum verwendet. Dabei handelt es sich um Serum, das ungeborenen Kälberföten entnommen wird.^[20] Insgesamt ist der Bedarf an solchen Nebenprodukten der Schlachthöfe so hoch, dass weltweit je nach Schätzung 1.000.000 bis 2.000.000 Kälberföten gebraucht werden. Allerdings gibt es heutzutage Alternativprodukte und wenigstens in Deutschland ist die Schlachtung von Säugetieren im letzten Drittel der Trächtigkeit (mit Ausnahme von Schafen und Ziegen) seit 2017 offiziell verboten.^{[21] [22]}

In verschiedenen Impfstoffen werden diverse Zusatzstoffe zur Stabilisierung und zur Steigerung der Wirksamkeit eingesetzt. Hier ist es nicht immer leicht zu erkennen, welche dieser Substanzen tierischen Ursprungs sind. Hier helfen Tabellen weiter, die von einigen Organisationen zusammengestellt wurden.^{[23] [24]}
Die fertig entwickelten Impfstoffe müssen die vorgeschriebenen Tierversuche durchlaufen, bevor sie für die Testreihen an Menschen zugelassen werden. Auch darüber hinaus sind sogenannte Chargenprüfungen verpflichtend. Weltweit bedeutet das einen Bedarf von ungefähr 10 Millionen Tieren pro Jahr. Der Großteil davon wird für das Testen der Chargen verwendet.

Insbesondere einige Lebend- und genbasierte Impfstoffe können heute während der Chargenprüfungen auch ohne Tierversuche auskommen. Leider ist oft nicht ersichtlich, ob tierversuchsfreie Methoden gewählt wurden. In den letzten Jahren wurden bei den Chargenprüfungen einzelne Tierversuche aus dem Europäischen/Deutschen Arzneibuch gestrichen, ein paar tierversuchsfreie Methoden wurden anerkannt. Dies haben wir der unermüdlichen Arbeit verschiedener Organisationen und Programme zu verdanken.^[25]

Wurden bei der Herstellung der COVID-19-Impfstoffe weniger Tiere gebraucht als üblich?

Die bisher in der EU zugelassenen mRNA- und Vektor-Impfstoffe gegen COVID-19 enthalten tatsächlich laut Angaben der herstellenden Firmen keine tierischen Bestandteile, im Herstellungsprozess werden jedoch zum Teil welche eingesetzt (mehr Infos dazu hier). Um die vorgeschriebenen Tierversuche kamen auch sie nicht herum. In Großbritannien sind deswegen vegane Menschen von der Impfpflicht befreit, die in bestimmten Berufsgruppen beschlossen wurde. Die Basis für diese Befreiung ist ein Gerichtsurteil aus dem Jahr 2020, das Veganismus als schützenswerte philosophische Überzeugung einstufte.^[26] Wir begrüßen dieses Gerichtsurteil sehr und sehen es als wegweisend an. Dass vegan lebende Menschen in Großbritannien von der Impfpflicht befreit sind, sollte jedoch nicht zu der Annahme verleiten, Impfen sei mit der veganen Lebensweise nicht vereinbar! Hier haben wir uns ausführlich mit dem Thema beschäftigt.

Üblicherweise dauert die Entwicklung von Impfstoffen etwa 12 Jahre, was nicht zuletzt auch an den Tierversuchen liegt. Bei der Entwicklung der COVID-19-Impfstoffe wurden die üblichen Tierversuche verkürzt oder übersprungen. Andere Versuche wurden zeitgleich mit den Tests an Menschen gemacht, insbesondere die Versuche an Affen. So konnte die Entwicklungszeit erheblich verkürzt werden.

Beispiel BioNTech

BioNTech führte kurz vor der ersten Testphase mit Menschen Tests an Mäusen und Ratten durch. Später wurden zwei Impfstoff-Kandidaten an je 6 Makaken getestet, 9 weitere Makaken wurden ohne vorige Impfung mit COVID-19 infiziert. Alle 21 Affen wurden für die weiteren Untersuchungen getötet, in denen das Lungengewebe analysiert wurde. Diese Tests fanden statt, nachdem die beiden Impfstoff-Kandidaten bereits anhand von Tests an 500 Menschen aus 4 Kandidaten ausgewählt worden waren. Die Entscheidung für den aktuellen Impfstoff fiel vor allem, weil er sich bereits bei den ersten klinischen Studien bei Menschen als verträglicher herausstellte. Die Versuche an den Affen ergaben hingegen für beide Impfstoff-Kandidaten ähnliche Ergebnisse.

Dies alles zeigt sehr deutlich, dass die gesetzlich vorgeschriebenen Tierversuche dringend hinterfragt werden müssen.^[27]

Chargenprüfungen der COVID-19-Impfstoffe

Die Chargenprüfungen zur Wirksamkeit werden bei den mRNA- und Vektorimpfstoffen tierversuchsfrei durchgeführt.

Die Chargenprüfungen zur Sicherheit dieser Impfstoffe werden in vitro (im Reagenzglas) durchgeführt. Möglicherweise werden sogenannte LAL-Tests durchgeführt. Hierbei wird ein Molekül aus dem Blut wild gefangener Pfeilschwanzkrebse genutzt. Den Krebsen wird das Blut ohne Betäubung abgezapft, viele überleben dies nicht. Eine alternative Methode, die auf einem synthetisch - also tierleidfrei - hergestellten Molekül basiert, ist seit Januar 2021 zugelassen (der sogenannte rFC-Test).^[28]

Wofür brauchen wir derzeit Tiere zur Herstellung von Antikörper-Medikamenten?

Die Forschung an Antikörperpräparaten und auch ihre Herstellung findet häufig in Mäusen statt. Dabei wird eine Maus gezielt infiziert, später ihre Milz entnommen und die darin enthaltenen B-Gedächtniszellen in einem Nährmedium kultiviert. Hier ist auch wieder die Frage, ob das verwendete Nährmedium tierische Bestandteile enthält. Nach einer Reihe weiterer Verfahrensschritte werden die B-Zellen ausgewählt, die den gewünschten Antikörper herstellen. Diese Zellen werden schließlich weiter kultiviert und produzieren das monoklonale Antikörpermedikament. In diesem Fall enthält das Präparat also keine Mischung verschiedener Antikörper, sondern nur eine Sorte, die auf einem einzigen Bauplan basiert.^[29] Ein weiterer Weg der Erzeugung monoklonaler Antikörper ist die sogenannte „Aszites-Methode“. Hierbei werden Mäusen bestimmte Zellen gespritzt. Es kommt zu tumorähnlichem Wachstum und Entzündung, eine antikörperhaltige Flüssigkeit sammelt sich in der Bauchhöhle. Dies ist für die Tiere sehr schmerzhaft.

Die sogenannten polyklonalen Antikörper werden ebenfalls häufig in Tieren hergestellt, darunter Ratten, Kaninchen, Hamster, Meerschweinchen, Schafe, Ziegen, Esel und Pferde.

Antikörper werden in verschiedenen Bereichen verwendet, darunter Therapie, Diagnostik und Forschung. Allein in der EU werden pro Jahr (Stand Mai 2020) an die 1 Million Tiere für die Herstellung von Antikörpern genutzt und getötet. Und das, obwohl es seit Jahrzehnten tierfreie Methoden gibt. Eine dieser Methoden ist das sogenannte „Phagen-Display“.^[30] Hier werden Bakterienzellen genutzt, die ähnlich wie die Mauszellen auf die Synthese eines einzigen Antikörpertyps spezialisiert sind.^[31]

Zur Zulassung der Antikörper-Medikamente sind, wie bei allen Medikamenten, Tierversuche vorgeschrieben.

Aktuelle Situation

Die Situation lässt sich so zusammenfassen: Sowohl Impfstoffe zur aktiven Immunisierung als auch für Antikörpermedikamente zur passiven Immunisierung können in der Herstellung Tiernutzung erfordern oder tierische Zusatzstoffe enthalten. Zur Zulassung sind immer Tierversuche vorgeschrieben.

Welche Alternativen gibt es?

Wie kommen wir aus dem Dilemma heraus, das die Eindämmung der Pandemie und den Tierschutz gegeneinander auszuspielen scheint?

Tatsächlich gibt es mit den mRNA-Impfstoffen schon Impfstoffe, die im gesamten Produktionsprozess ohne tierische Produkte auskommen können, wie die Firma Moderna es mit Spikevax® gezeigt hat.

Antikörper werden unter anderem zur passiven Immunisierung^[32] und bei Schnelltests^[33] verwendet. Bei der Gewinnung von Antikörpern gibt es bereits seit vielen Jahren Methoden, die ohne die Nutzung von Tieren auskommen. Dennoch wird nach wie vor jährlich eine sehr große Anzahl an Tieren, oft unter großem Leid, zur Herstellung von Antikörpern benutzt. Deswegen veröffentlichte das EU-Referenzlabor für Alternativen zu Tierversuchen (EURL ECVAM) im Mai 2020 eine „Empfehlung zu tierfreien Antikörpern“. Sie macht darin auf die Vorteile der tierfreien Methoden aufmerksam und empfiehlt folgendes: Tiere sollten nicht mehr zur Entwicklung und Herstellung von Antikörpern genutzt werden und die EU-Mitgliedsstaaten sollten Verfahren, die Tiere nutzen, nicht mehr zulassen.

„Die EU-Richtlinie 2010/63 zum Schutz von Tieren, die für wissenschaftliche Zwecke verwendet werden, ist sehr eindeutig. Wenn eine wissenschaftlich valide Alternative verfügbar ist, dann muss sie einfach verwendet werden. Die Entwicklung und Herstellung von Antikörpern durch Immunisierung von Tieren sollte nicht zugelassen werden, wenn es an einer soliden, legitimen wissenschaftlichen Begründung mangelt.“
Maurice Whelan, JRC-Wissenschaftler und Leiter von EURL ECVAM
^[34]

Die European Coalition to End Animal Experiments (ECEAE) hat einen Preis in Höhe von 10.000 Euro “für die Entwicklung und den vorbildlichen Einsatz von tierfreien Antikörpern” ausgeschrieben. So will sie auf die ethischen und wissenschaftlichen Vorteile von tierversuchsfreien Antikörpern aufmerksam machen. Zudem soll damit die Entwicklung und Anwendung tierfreier Antikörper gefördert werden. Dieser Preis wird Ende März 2022 verliehen.^[35]

Über die hier angesprochenen Beispiele hinaus gibt es eine Reihe von Projekten, die nach weiteren tierfreien Möglichkeiten der medizinischen Infektionsprävention suchen.

Quellen: