Es scheint, je mehr wir über COVID-19 erfahren, desto bedrohlicher wird es. Warum betrifft COVID-19 Menschen so unterschiedlich? Sind einige von uns schon immun? Und wie wirken die potenziellen Impfstoffe?
Während Wissenschaftler auf einen Impfstoff zusteuern, berichten wir über die neuesten Entdeckungen, die uns helfen zu verstehen, wie unser Immunsystem mit der Infektion umgeht.
Warum betrifft COVID-19 Menschen so unterschiedlich?
Das breite Spektrum der Folgen einer Infektion mit COVID-19 – von keinerlei Symptomen bis hin zu Hautausschlägen, schweren Atemwegserkrankungen und Tod – spiegelt die große Variation im Immunsystem der Menschen wider. Wie das Immunsystem auf einen Virus wie SARS-CoV-2 reagiert, wird von vielen Faktoren beeinflusst, von unseren Genen und der allgemeinen Gesundheit bis hin zu anderen Krankheitserregern, denen wir in der Vergangenheit begegnet sind.
Bei COVID-19 scheint es eine kritische Phase zu geben, in der das Immunsystem entweder eine Schutzreaktion auslöst, das Virus unterdrückt und seine Ausbreitung im Körper verlangsamt, oder eine dysfunktionale Entzündungsreaktion, in der der Körper beginnt, sich selbst anzugreifen.
Als Teil einer gesunden Immunreaktion erkennen lokale weiße Blutkörperchen das Virus als fremd und setzen Chemikalien frei, die Zytokine genannt werden. Diese Moleküle helfen, die Immunantwort des Körpers zu lenken und zu verstärken, was die Ausbreitung des Virus begrenzen und infizierte Zellen abtöten kann. Aber die Freisetzung von zu vielen Zytokinen in kurzer Zeit kann beginnen, Kollateralschäden an gesunden Zellen zu verursachen.
In kritischen Fällen von COVID-19 werden die für die Krankheit charakteristischen akuten Lungenprobleme durch einen „Zytokinsturm“ verursacht – eine gefährliche außer Kontrolle geratene Überreaktion des Immunsystems, die noch mehr Entzündungen und Gewebeschäden verursacht als das Virus.“>
„Wir wissen, dass unser Immunsystem mit zunehmendem Alter Infektionen nicht mehr so gut abwehren kann“, sagt Dr. Elizabeth Mann, eine Immunologin, die den Fortschritt von COVID-19-Patienten verfolgt, die in Krankenhäusern in ganz Manchester eintreffen. „Ältere Menschen sind auch für die Arten von entzündlichen Immunantworten prädisponiert, die bei COVID-19 Schäden verursachen.“
Neben dem Alter spielt auch die Genetik eine Rolle. Eine kürzlich durchgeführte Fallstudie, in der vier junge Männer mit schwerem COVID-19 untersucht wurden, ergab, dass alle vier seltene genetische Veränderungen in einem bestimmten Gen aufwiesen, das zur Modulation der Immunantwort beiträgt Krankheit können die Auswirkungen auf die Regulation des Immunsystems langanhaltend sein, so Mann.
„Wir sehen auch langfristige Anomalien in einigen Immunzellen im Blut, die mehrere Monate nach der Entlassung bestehen bleiben“, sagt Mann. „Dies weist darauf hin, dass das Immunsystem nach der Genesung nicht einfach zurückgesetzt und wieder normal wird.“
Es versteht sich von selbst, dass Personen, die bestimmte Medikamente einnehmen, die ihr Immunsystem unterdrücken – wie beispielsweise Personen, die HIV haben oder kürzlich eine Organtransplantation hatten – das Risiko einer geschwächten oder dysfunktionalen Immunantwort haben.
Wir wissen auch, dass bestimmte ethnische Gruppen wie Schwarze und Asiaten mit größerer Wahrscheinlichkeit an COVID-19 sterben. Studien untersuchen, warum das Sterblichkeitsrisiko für Menschen dieser ethnischen Gruppen höher ist, und unterschiedliche Reaktionen des Immunsystems neben wirtschaftlichen, kulturellen und gesundheitlichen Gründen Teil eines Spektrums von Faktoren sein könnten.
Es gibt auch einige Hinweise darauf, dass die „Dosis“ des Virus, die Sie erhalten, ein Faktor dafür sein kann, wie Ihr Immunsystem mit der Infektion fertig wird. Beispielsweise könnte eine „niedrige Dosis“ darin bestehen, einige Viruspartikel von einer Oberfläche aufzunehmen und sich dann an der Nase zu kratzen. Aber einen kleinen Raum mit einer infizierten Person zu teilen, die hustet und prustet, würde bedeuten, viele Viruspartikel einzuatmen, was dazu führen würde, dass eine viel größere Menge an Viruspartikeln auf einmal in die Lunge gelangt.
Bedeutet das Vorhandensein von COVID-19-Antikörpern, dass Sie immun sind? Und ist jeder, der sich von COVID-19 erholt hat, immun?
Sobald das Immunsystem begonnen hat, ein Virus zu bekämpfen, bildet es spezifische Antikörper für diesen bestimmten Krankheitserreger. Diese Y-förmigen Proteine zirkulieren im Körper und haften an allem, was dem Virus ähnelt, und wirken wie eine Fahne, die anderen Zellen des Immunsystems sagt, sie zu zerstören.
Das Vorhandensein von COVID-19-spezifischen Antikörpern im Blut wurde daher verwendet, um zu testen, ob jemand COVID-19 hatte und „immun“ gegen eine erneute Ansteckung ist. Regierungen auf der ganzen Welt haben erwogen, Menschen „Immunitätszertifikate“ oder Immunitätspässe auszustellen, einschließlich des Vereinigten Königreichs, die darauf hindeuteten, dass Menschen spezielle Armbänder erhalten könnten, wenn Tests zeigen, dass sie COVID-19-Antikörper haben.
Leider bedeutet die chaotische Realität des Immunsystems, dass es nicht so einfach ist. Erstens scheint ein bestimmter Prozentsatz der Bevölkerung, vielleicht bis zu 20 Prozent, einfach keine Antikörper gegen COVID-19 zu bilden, was es schwieriger macht zu sagen, wer es hatte und wer nicht. Selbst wenn Menschen Antikörper bilden, kann die Anzahl dieser im Blut zirkulierenden Antikörper schnell nachlassen, sobald sich die Person erholt hat, bis zu dem Punkt, an dem nach einigen Monaten möglicherweise überhaupt keine Antikörper mehr nachgewiesen werden können.
Obwohl dies wie eine schlechte Nachricht erscheinen mag, sind Schwankungen der Antikörperspiegel ein normaler Teil der Immunität, sagt Dr. Kaitlyn Sadtler, eine Immunologin von den National Institutes of Health der USA.
„Es gibt Virusinfektionen, die lebenslange Antikörperreaktionen hervorrufen, aber die Antikörperreaktionen auf respiratorische Virusinfektionen lassen oft nach. Impfung [und Immunität] ist keine binäre Sache – es ist nicht so, dass sie zu 100 Prozent funktioniert oder zu 100 Prozent nicht funktioniert. Bei bestimmten Viren benötigen wir eine Anfangsdosis und dann ein oder zwei weitere Auffrischungen – andere erfordern möglicherweise eine saisonale Impfung oder eine Impfung alle paar Jahre.“
Antikörper sind auch nicht die einzige Möglichkeit, wie sich der Körper an einen Virus erinnert. „Antikörpertests sind schnell und kostengünstig, aber neben Antikörpern gibt es auch andere Teile des Immunsystems, die bei unserer Immunität helfen“, sagt Sadtler.
Komponenten des Immunsystems, die als T-Zellen bekannt sind, helfen bei der Identifizierung von Zellen im Körper, die mit dem Virus infiziert wurden, und helfen auch bei der Steuerung der Produktion von Antikörpern. Selbst wenn eine Person keine nachweisbaren Antikörper mehr hat, werden die T-Zellen vorbereitet, um sicherzustellen, dass das Immunsystem schneller als beim ersten Mal auf die Bedrohung reagiert.
Haben einige Menschen in der Bevölkerung bereits eine gewisse Resistenz gegen COVID-19?
Möglicherweise. Studien haben gezeigt, dass einige Menschen, die COVID-19 nicht hatten, eine gewisse angeborene Immunreaktivität auf Proteine zeigen, die in SARS-CoV-2 gefunden werden. Diese Menschen hatten keine COVID-19-Antikörper, aber ihre T-Zellen schienen darauf vorbereitet zu sein, auf das Virus zu reagieren, zumindest in Labortests.
Wissenschaftler gehen davon aus, dass dies ein Ergebnis der Exposition gegenüber anderen Coronaviren sein könnte, wie z. B. der Erkältung oder dem SARS-Virus, das 2003 zirkulierte Nennen Sie es "Resistenz", ist wahrscheinlich die Wirkung übertrieben), was ihnen helfen könnte, mit milderen Symptomen davonzukommen.
Interessanterweise wird angenommen, dass die Erkältung einst ein weitaus tödlicheres Coronavirus war, wie es heute SARS-CoV-2 ist. Menschen, die seit Tausenden von Jahren im Umlauf sind, haben eine breite Immunantwort entwickelt, die sicherstellt, dass eine Infektion mit einem neuen Stamm des Erkältungsvirus nur zu leichten Symptomen führt.
Einige Wissenschaftler glauben, dass COVID-19 ohne einen Impfstoff schließlich den gleichen Weg gehen und viele Jahre zirkulieren wird, bis fast jeder ein breites Immunsystemgedächtnis hat, das hilft, neuere oder schwerere Stämme abzuwehren.
Wie funktionieren potenzielle COVID-19-Impfstoffe?
Derzeit befinden sich weltweit über 150 Impfstoffe in Studien. Wie jede Impfung zielen die in der Entwicklung befindlichen COVID-19-Impfstoffe darauf ab, uns dabei zu helfen, eine Immunität gegen das Virus zu entwickeln, ohne die Gefahr einer echten Infektion eingehen zu müssen.
Der „traditionelle“ Weg, dies zu tun, wäre, dem Körper eine beschädigte oder inaktive Version des Virus zu präsentieren, wodurch das Immunsystem lernen kann, wie es es bekämpft, ohne dass das Virus Schaden anrichtet oder sich im Körper repliziert.
Neben traditionellen Impfstoffen mit einer abgeschwächten oder inaktiven Version des SARS-CoV-2-Virus wird eine Reihe modernerer Ansätze erprobt. Einige Impfstoffe bestehen nur aus einem kleinen Teil oder einer Untereinheit des Virus, wie z. B. dem Spike-Protein, das SARS-CoV-2 verwendet, um sich an unsere Zellen anzuheften. Dieses Spike-Protein ist völlig einzigartig für das SARS-CoV-2-Virus, und wenn das Immunsystem eine robuste Immunantwort auf das Protein entwickelt, sollte es auch stark auf das echte Virus reagieren, das damit umhüllt ist.
Ein anderer Ansatz ist die Verwendung sogenannter „genetischer“ Impfstoffe. Diese Impfstoffe enthalten eine spezifische DNA-Sequenz (oder ihre chemische Cousine, RNA) des Virus. Sobald dieses Stück des genetischen Codes in den Körper injiziert wird, synthetisieren die körpereigenen Zellen dann das Stück des Virus, das der Körper als fremd erkennt, wodurch eine Immunantwort ausgelöst wird.
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Andere Komponenten können solchen Impfstoffen hinzugefügt werden, um das Immunsystem zu einer Reaktion anzuregen, beispielsweise spezielle Moleküle, die eine starke Immunantwort hervorrufen, die als Adjuvantien bekannt sind, oder indem der genetische Impfstoff in ein anderes, harmloses Virus eingebaut wird.
Alle verschiedenen Arten von Impfstoffen haben Vor- und Nachteile. „Um in dieser Pandemie erfolgreich zu sein, ist es am besten, sicherzustellen, dass wir mehrere Pferde im Rennen haben“, sagt Prof. Trevor Drew, Direktor des Australian Centre for Disease Preparedness. „Es kann lange dauern, lebende, abgeschwächte [geschwächte] Impfstoffe herzustellen, und es besteht die Möglichkeit, dass sie mutieren und wieder gefährlicher werden.“
„Subunit-Impfstoffe induzieren nicht immer robuste Immunantworten ohne Adjuvantien. Und genetische Impfstoffe sind relativ einfach und kostengünstig herzustellen, aber sie sind ein neuer Ansatz, und es gibt noch keine existierenden Impfstoffe dieser Art [zur Verwendung zugelassen]. .“
Jeder Impfstoff muss drei strenge Phasen der klinischen Prüfung bestehen:Überprüfung der Sicherheit (Phase I), der Wirksamkeit (Phase II) und der Wirksamkeit in großen Populationen (Phase III). Trotz der größten Bemühungen der öffentlichen Gesundheitsorganisationen, diese Studien zu beschleunigen und die Bürokratie abzubauen, sind bisher nur 20 der potenziellen 150 Impfstoffe, die sich derzeit in der Entwicklung befinden, zu Studien am Menschen übergegangen.
Der bisher fortschrittlichste Kandidat wird von der Universität Oxford und dem Pharmariesen AstraZeneca entwickelt. Erste Ergebnisse von Studien am Menschen waren positiv und es gibt bereits Pläne zur Herstellung von über zwei Milliarden Dosen.
Der Impfstoff besteht aus einem harmlosen Virus, das sich nicht replizieren kann, aber das Gen zur Produktion des SARS-CoV-2-Spike-Proteins enthält. In Studien mit rund 1.000 Freiwilligen löste der Impfstoff innerhalb von 14 Tagen nach der Impfung eine T-Zell-Antwort und innerhalb von 28 Tagen eine Antikörper-Antwort aus.
„Wir verwenden replikationsdefiziente Adenoviren, weil sie sich nicht ausbreiten können und sehr sicher sind“, sagt Prof. Sarah Gilbert, eine der Impfexpertinnen der Universität Oxford, die an dem Impfstoff arbeitet.
„Sie sind auch sehr gut darin, eine Immunantwort auf das Gen auszulösen, das Sie ihnen hinzugefügt haben, weil Sie tatsächlich eine Virusinfektion bekommen. Wenn Sie also jemanden impfen, dringt das Adenovirus in die Zellen an der Injektionsstelle ein – es infiziert sie. Die Zellen reagieren wie auf eine Infektion und das in großen Mengen produzierte Antigen ist das Coronavirus-Spike-Protein.
„Die Immunzellen im Körper haben dieses Spike-Protein noch nie gesehen. Daran klammern sie sich also und Sie erhalten eine starke Immunantwort darauf. Da sich das Adenovirus nicht replizieren kann, geht es ziemlich schnell aus dem Körper verloren, sodass Sie mit dieser Immunantwort und der Gedächtnis-Immunantwort zurückbleiben.“
Es sind noch viele Schritte erforderlich, um zu beweisen, dass die Wirkung des Impfstoffs COVID-19-Infektionen tatsächlich verhindert und dass die Wirkung anhält; Es sind weitere Tests erforderlich, um sicherzustellen, dass es bei anfälligeren Gruppen wie älteren Menschen oder schwangeren Frauen wirksam und sicher angewendet werden kann. Gilbert wurde von Leuten überschwemmt, die fragten, wann der Impfstoff fertig sein werde, und die Wahrheit ist, es ist unmöglich zu sagen.
„Wir brauchen drei Dinge:Wir müssen die Wirksamkeit des Impfstoffs beweisen, es müssen große Mengen an Impfstoff hergestellt werden, und wir brauchen eine behördliche Genehmigung. Wir können das Timing bei keinem von ihnen sehr genau sagen.“
Gibt es irgendetwas, was Menschen tun können, bevor ein Impfstoff verfügbar ist, um sicherzustellen, dass ihr Immunsystem in guter Verfassung ist?
Forscher haben die Auswirkungen von Ernährung, Bewegung, psychischem Stress und anderen Faktoren auf die Immunantwort auf COVID-19 untersucht. Es gibt gute Daten, die darauf hindeuten, dass Ihr allgemeiner Gesundheitszustand einen Einfluss darauf hat, wie Ihr Immunsystem mit COVID-19 fertig wird.
Bluthochdruck, Herzerkrankungen oder Rauchen können die Wahrscheinlichkeit erhöhen, dass Sie aufgrund von COVID-19 ins Krankenhaus eingeliefert werden. Public Health England veröffentlichte einen Bericht darüber, wie Fettleibigkeit oder übermäßiges Übergewicht das Krankheits- und Todesrisiko durch COVID-19 erhöht, und es gibt Hinweise auf einen Zusammenhang zwischen Vitamin-D-Mangel und dem Schweregrad von COVID-19.
„Die Aufrechterhaltung eines gesunden Lebensstils mit regelmäßiger Bewegung, einer ausgewogenen Ernährung, ausreichend Schlaf und minimalem Stress hält unser Immunsystem nachweislich stark und gesund“, sagt Dr. Madhvi Menon, wissenschaftliche Mitarbeiterin am Institute of Immunology and Infection der Universität Manchester. „Aber derzeit ist nur sehr wenig darüber bekannt, wie die schwerste Form von COVID-19 vermieden werden kann.“
Genauso wichtig ist es, allem gegenüber skeptisch zu sein, das behauptet, das „Immunsystem stärken“ oder COVID-19 abwehren zu können. Während der Spanischen Grippe im Jahr 1918, bei der schätzungsweise 50 Millionen Menschen ums Leben kamen, wurde alles, von Zwiebeln bis hin zur Selbstbefriedigung, als Mittel angepriesen, um die Abwehrkräfte des Körpers gegen das Virus zu stärken, und die Pandemie von 2020 war nicht anders.
Die sozialen Medien sind voll von Fehlinformationen, die behaupten, dass alles, vom Essen von Knoblauch bis zum Trinken von Silber, das Immunsystem stärken kann. Donald Trump, der US-Präsident, hat die Verwirrung noch verstärkt, indem er für das Medikament Hydroxychloroquin als Präventivmittel gegen COVID-19 wirbt, obwohl es keine guten Beweise dafür gibt.
Das Beste, was Sie tun können, um sich zu schützen, ist, COVID-19 gar nicht erst zu bekommen. Indem Sie sich an die Leitlinien zu sozialer Distanzierung, Masken und häufigem Händewaschen halten, schützen Sie sich nicht nur selbst, sondern tragen auch dazu bei, die Ausbreitung der Krankheit zu verhindern und lebenswichtige Ressourcen des Gesundheitssystems für diejenigen zu sparen, die sie am dringendsten benötigen.
- Dieser Artikel erschien zuerst in Ausgabe 354 des BBC Science Focus Magazine –