Impfung

Eine Impfung trainiert das Immunsystem mit einer abgeschwächten, abgetöteten oder unvollständigen Form eines Erregers, damit der Körper die echte Krankheit später abwehren kann. Edward Jenner zeigte 1796, dass Kuhpocken vor den Pocken schützen, und zwei Jahrhunderte später machten Impfungen die Pocken zur ersten ausgerotteten Krankheit des Menschen.

Was es ist

Eine Impfung bereitet den Körper auf eine Infektionskrankheit vor, meist bevor er ihr begegnet. Der Mensch erhält eine abgeschwächte, abgetötete oder unvollständige Form des Erregers oder den Bauplan für einen seiner Bestandteile. Das Immunsystem reagiert darauf wie auf eine echte Infektion, nur mit weit geringerem Risiko, als es die Krankheit selbst mit sich bringt, und behält die Begegnung im Gedächtnis. Kommt der echte Erreger später, setzt die Abwehr schnell ein und stoppt ihn meist, bevor er ernsten Schaden anrichtet.

Das Fachwort Vakzination stammt vom lateinischen vacca, Kuh. Der erste Impfstoff nutzte die Kuhpocken, eine leichte Krankheit der Rinder, die sich Melkerinnen an den Händen holten, zum Schutz vor den Pocken, einer der tödlichsten Krankheiten der Geschichte. Die Tafel ist eine Komposition: die ländliche Umgebung des Versuchs von 1796 und daneben Gegenstände der Zeit, eine Lanzette in ihrem Etui, ein Glasfläschchen, ein Federkiel und das Buch, das Jenner 1798 veröffentlichte.

Wie es funktioniert

Das Immunsystem lernt Erreger an ihren molekularen Formen zu erkennen, den Antigenen. Bei einer ersten Begegnung braucht es Tage, um die passenden Zellen zu finden und zu vermehren. Manche weiße Blutkörperchen, die B-Zellen, bilden Antikörper, die sich an den Erreger heften und ihn zur Zerstörung markieren. Andere, die T-Zellen, töten infizierte Zellen und steuern die Abwehr. Diese Verzögerung erklärt, warum eine erste Infektion schwer verlaufen kann.

Nach überstandener Infektion bleibt ein Bestand an Gedächtniszellen zurück, manchmal lebenslang. Eine zweite Begegnung mit demselben Antigen löst eine schnellere und stärkere Reaktion aus. Ein Impfstoff ermöglicht diese erste Begegnung mit weit geringerem Risiko als die Krankheit selbst.

Kuhpocken schützten vor den Pocken, weil die beiden Viren eng verwandt sind: Ihre Antigene ähneln sich so sehr, dass die Immunität gegen das eine auch das andere abdeckt. Spätere Impfstoffe wurden auf andere Weise hergestellt. Manche enthalten einen lebenden, so abgeschwächten Erreger, dass er nur selten krank macht, ein Verfahren, das Louis Pasteur begründete; sie werden nicht jedem verabreicht, weil ein Mensch mit sehr schwachem Immunsystem trotzdem daran erkranken kann. Andere nutzen einen abgetöteten Erreger, ein gereinigtes Bruchstück oder ein unschädlich gemachtes Gift. Die neuesten geben den Zellen den genetischen Code, mit dem sie kurze Zeit ein harmloses Protein des Erregers herstellen.

Bei Krankheiten, die von Mensch zu Mensch übertragen werden, kann sich ein Erreger kaum noch ausbreiten, sobald genug Menschen einer Gemeinschaft immun sind und ihn nicht mehr weitergeben. Diese Herdenimmunität schützt auch Menschen, die einen bestimmten Impfstoff nicht erhalten können oder schlecht darauf ansprechen. Der nötige Anteil hängt davon ab, wie ansteckend die Krankheit ist und wie gut und wie lange der Impfstoff die Übertragung verhindert. Wundstarrkrampf, den man sich über Erde und nicht von anderen Menschen holt, bietet keinen solchen gemeinsamen Schutz.

Impfstoffe werden unter strenger arzneimittelrechtlicher Aufsicht entwickelt und hergestellt und meist von medizinischem Fachpersonal verabreicht. Wie jedes Arzneimittel können sie Nebenwirkungen haben, die nach der Zulassung überwacht werden.

Wie Impfstoffe hergestellt werden

Den größten Teil des 19. Jahrhunderts über gab es nur einen Impfstoff, den gegen die Pocken, und die Hauptschwierigkeit bestand darin, das Virus von einem Geimpften zum nächsten am Leben zu halten.

Elfenbeinspitzen und versiegelte Glasplättchen brachten getrocknete Lymphe von einem Impfarzt zum nächsten.

Von Arm zu Arm. Noch konnte niemand das Kuhpockenvirus im Labor vermehren, also wurde es in Menschen weitergeführt. Etwa eine Woche nach der Impfung bildete sich an der Impfstelle eine Blase. Der Impfarzt öffnete sie mit einer Lanzette und impfte mit ihrer klaren Flüssigkeit, der sogenannten Lymphe, den nächsten Menschen. Um Impfstoff über größere Entfernungen zu verschicken, trocknete man die Lymphe auf kleinen Elfenbeinspitzen, Federkielen oder Fäden oder schloss sie zwischen Glasplättchen ein und befeuchtete sie vor dem Gebrauch wieder. Die spanische Balmis-Expedition, die 1803 in See stach, brachte den Impfstoff in 22 Waisenjungen über den Atlantik, von denen während der Überfahrt jeweils zwei geimpft wurden. Mit der Lymphe konnten von Mensch zu Mensch auch andere Krankheiten übertragen werden, darunter die Syphilis.

Kälberlymphe. In Neapel hielten Impfärzte das Virus schon seit dem frühen 19. Jahrhundert in Kälbern am Leben. Nachdem das Verfahren 1864 auf einem Ärztekongress in Lyon vorgestellt worden war, verbreitete es sich in Frankreich und dann in ganz Europa. Man impfte die Kälber mit flachen Ritzen auf einer rasierten Hautstelle und sammelte einige Tage später den Inhalt der Pusteln. 1891 zeigte der englische Arzt Sydney Copeman, dass Glycerin, mit diesem Brei vermischt, im Lauf einiger Wochen die meisten Bakterien darin abtötete, das Virus aber verschonte. Glycerinierte Kälberlymphe, in dünne Glasröhrchen eingeschmolzen, wurde um 1900 in Großbritannien zum Standardimpfstoff. Als Virologen im 20. Jahrhundert das Virus in den Impfstoffbeständen untersuchten, stellten sie fest, dass es sich um Vaccinia handelte, ein Pockenvirus, das mit den Kuhpocken verwandt, aber nicht mit ihnen identisch ist.

Die Teams des Ausrottungsprogramms spürten jeden Fall auf und impften die Menschen in seinem Umfeld.

Gefriergetrockneter Impfstoff und gegabelte Nadel. Flüssige Lymphe verlor in tropischer Hitze binnen ein, zwei Tagen ihre Wirksamkeit. In den Laboren des Lister Institute in Elstree nördlich von London entwickelte Leslie Collier einen gefriergetrockneten, durch zugesetztes Pepton geschützten Impfstoff, der sich ohne Kühlung monatelang hielt; er arbeitete dort zwischen 1948 und 1955 daran. In der 1967 begonnenen Ausrottungskampagne verwendete die WHO ausschließlich gefriergetrockneten Impfstoff und ließ die Chargen von Referenzlaboren in Kanada und den Niederlanden prüfen. Zu Beginn der Kampagne erfüllte weniger als ein Zehntel der verwendeten Impfstoffe die Anforderungen. Die gegabelte Impfnadel (Bifurkationsnadel), in den 1960er-Jahren bei Wyeth Laboratories in den Vereinigten Staaten entwickelt, ist ein kurzer Stahlstab, der in zwei Zinken endet; zwischen ihnen hält sich ein einzelner Tropfen Impfstoff. Der Impfende drückte sie etwa fünfzehnmal auf kleiner Fläche in die Haut des Oberarms. Sie kam mit einem Viertel des bis dahin nötigen Impfstoffs aus, ließ sich sterilisieren und wiederverwenden, und ihre Handhabung ließ sich in wenigen Minuten beibringen.

Moderne Impfstoffe. Abgeschwächte Lebendimpfstoffe enthalten einen Erreger, der so weit abgeschwächt wurde, dass er nur selten krank macht: Das Masernvirus etwa wurde abgeschwächt, indem man es über viele Generationen in Zellkulturen vermehrte, und der BCG-Impfstoff gegen Tuberkulose ist ein abgeschwächtes Bakterium. Totimpfstoffe gehen von einem Erreger aus, der in Kultur gezüchtet wird, Viren etwa in Eiern oder Zellkulturen, und dann mit einer Chemikalie wie Formaldehyd abgetötet wird; so entstand der Polioimpfstoff von Jonas Salk aus dem Jahr 1955. Toxoide gegen Wundstarrkrampf und Diphtherie sind bakterielle Gifte, die auf ähnliche Weise unschädlich gemacht werden. Untereinheiten-Impfstoffe enthalten nur ausgewählte, gereinigte Teile des Erregers: Der gentechnisch hergestellte Hepatitis-B-Impfstoff, 1986 in den Vereinigten Staaten zugelassen, ist ein Virusprotein, das Hefezellen mit dem passenden Gen bilden. mRNA-Impfstoffe enthalten überhaupt keinen Bestandteil des Erregers. Die Boten-RNA wird von Enzymen nach einer DNA-Vorlage abgeschrieben, gereinigt und in winzige Fettpartikel verpackt, die sie in die Zellen bringen.

Qualitätskontrolle. Am Anfang der Produktion steht eine tiefgefroren gelagerte Saatbank aus Viren, Bakterien oder Zellen, damit sich der Stamm von Charge zu Charge nicht verändert. Die Hersteller prüfen jede Charge auf Identität, Sterilität, Reinheit und Wirksamkeit und bewahren Rückstellmuster auf. In den meisten Ländern begutachtet eine nationale Behörde mit ihrem Kontrolllabor diese Ergebnisse und wiederholt manchmal die Prüfungen, bevor eine Charge freigegeben werden darf.

Sicherheit. Dieser Abschnitt beschreibt, wie Labore und Fabriken Impfstoffe hergestellt haben. Versuchen Sie nie, selbst einen Impfstoff herzustellen: Zu Hause hergestelltes Material kann gefährliche Erreger enthalten, schwere Infektionen auslösen und keinen verlässlichen Schutz bieten. Verwenden Sie nur zugelassene Impfstoffe aus freigegebenen Chargen, verabreicht von medizinischem Fachpersonal oder, bei den wenigen dafür zugelassenen Produkten, genau nach Verordnung.

Geschichte und Entwicklung

Lange vor den Impfstoffen gab es die Variolation, die absichtliche Ansteckung eines gesunden Menschen mit Material aus einer Pockenpustel. Meist folgte eine mildere Erkrankung und danach lebenslange Immunität, doch manche starben daran. Das Verfahren war in China, Indien und im Osmanischen Reich seit Langem bekannt. Lady Mary Wortley Montagu lernte es in Konstantinopel kennen und ließ 1721 in London ihre Tochter variolieren, was zu seiner Verbreitung in Großbritannien beitrug.

Bauern im Westen Englands war lange aufgefallen, dass Melkerinnen, die Kuhpocken gehabt hatten, von den Pocken verschont zu bleiben schienen. Der Chirurg John Fewster sprach 1768 darüber, und 1774 übertrug der Bauer Benjamin Jesty aus Dorset während einer Epidemie absichtlich Kuhpocken auf seine Frau und zwei ihrer Kinder.

Edward Jenner, Arzt in Berkeley in der Grafschaft Gloucestershire, machte aus der volkstümlichen Beobachtung ein Experiment. Am 14. Mai 1796 entnahm er Material aus einer Kuhpockenpustel an der Hand der Melkerin Sarah Nelmes und brachte es in den Arm von James Phipps ein. Einige Wochen später setzte er den Jungen Pockenmaterial aus, und Phipps erkrankte nicht. Die Royal Society veröffentlichte seinen ersten Bericht nicht; deshalb ließ Jenner den Fall 1798 zusammen mit weiteren auf eigene Kosten in einem schmalen Buch drucken, der Inquiry. Innerhalb weniger Jahre verbreitete sich die Impfung in ganz Europa und auf dem amerikanischen Kontinent.

Pasteur stellte Impfstoffe her, indem er den Erreger der Krankheit selbst abschwächte.

Ende der 1870er-Jahre stellte Louis Pasteur fest, dass eine gealterte Kultur von Hühnercholera-Bakterien nicht mehr krank machte, die Vögel aber weiterhin schützte. 1881 entwickelte er einen Impfstoff gegen Milzbrand bei Schafen und danach einen gegen Tollwut. Am 6. Juli 1885 begann der neunjährige Joseph Meister, den ein tollwütiger Hund gebissen hatte, die Behandlung und überlebte. Er gilt meist als erster gegen Tollwut geimpfter Mensch, doch Historiker haben frühere Versuche an Patienten im Mai und Juni 1885 gefunden. Das Tollwutvirus braucht meist Wochen, bis es das Gehirn erreicht; eine Impfung bald nach dem Biss, vor jedem Symptom, konnte die Krankheit deshalb noch verhindern. Jeder Verdacht auf eine Ansteckung erfordert sofortige ärztliche Hilfe. Das 20. Jahrhundert brachte Impfstoffe gegen Diphtherie, Wundstarrkrampf, Keuchhusten, Tuberkulose, Kinderlähmung, Masern und viele andere Krankheiten.

1967 startete die Weltgesundheitsorganisation eine verstärkte Kampagne zur Ausrottung der Pocken. Der letzte natürliche Fall trat 1977 in Somalia auf, und am 8. Mai 1980 erklärte die Weltgesundheitsversammlung die Krankheit für ausgerottet. 2020 wurden Impfstoffe auf Basis von Boten-RNA, an denen über Jahrzehnte geforscht worden war, weniger als ein Jahr nach der Identifizierung des Virus gegen COVID-19 eingesetzt.