SARS-CoV-2, was ist das?

Hintergrundwissen zum Coronavirus

Viele Jugendliche wissen immer noch nicht genau, was sich hinter dem SARS-CoV-2-Virus verbirgt. Deshalb möchte unsere Schülerzeitung ihren Bildungsauftrag erfüllen und euch darüber informieren.

Was ist ein Virus überhaupt?

Äußerst interessante Frage! Viren kann man sich quasi als „Zombie-Parasiten“ vorstellen. „Zombie“ deshalb, da sie, wenn man es sich biologisch anschaut, eigentlich nicht lebendig sind. Graben wir alle mal ganz tief in unseren Gedächtnissen nach dem Bio-Wissen der 5. Klasse, finden wir dort irgendwo die fünf Merkmale eines Lebewesens:

Fortpflanzung
Stoffwechsel
Wachstum
Bewegung
Reizbarkeit

Wenn auch nur eines dieser Kriterien nicht erfüllt wird, ist die zu betrachtende Entität kein Lebewesen.

Viren können sich weder selbst reproduzieren, noch haben sie einen eigenen Stoffwechsel. Also sind sie keine eigenständigen Lebewesen.

Um genau diese Fragen nach der Reproduktion und dem Metabolismus (Stoffwechsel) zu klären, schauen wir uns den „Parasiten“-Teil der vorhin verwendeten Metapher an.

Viren können, wenn man sie das erste Mal betrachtet, ein wenig angsteinflößend wirken, da sie, um sich fortzupflanzen, Zellen ihres Opfers übernehmen und in Virenproduktionsfabriken umwandeln. Um zu verstehen, wie sie das tun, machen wir einen kleinen Exkurs in die Tiefen unserer Zellen:

https://www.lichtmikroskop.net/zellen/
ein Bild einer tierischen Zelle, wie auch wir Menschen sie besitzen. Rot umrahmt sind die beiden Begriffe, die wir später noch brauchen.

Viele können bestimmt etwas mit den Begriffen „DNA“ und „Proteine“ anfangen, und manche sicherlich auch mit „RNA“. Für alle, die das nicht können, will ich das hier nochmal kurz erklären:

DNA: kurz für Desoxyribonukleic acid (deutsch: Desoxyribonukleinsäure)

DNA ist in jeder unserer Zellen im Zellkern enthalten, und in der DNA ist all unser Erbmaterial eingecoded. Die DNA ist in jeder Zelle eines Körpers gleich. In der Zelle werden mit der Info aus diesen Molekülen schließlich Proteine gebaut. Hat man die DNA einer Zelle, könnte man theoretisch das dazugehörige Lebewesen klonen.

(m)RNA: kurz für Ribonukleic acid (deutsch: Ribonukleinsäure)

RNA ist quasi die kleine Schwester der DNA. Da unsere Erbinfo sehr wertvoll für unseren Körper ist, verbirgt sie sich in den Zellkernen unserer Zellen. Um aber trotzdem mit der Info aus der DNA Proteine in den Ribosomen (den Proteinfabriken der Zelle) produzieren zu können, übersetzt unser Körper DNA in RNA. Da die RNA nur Kopien sind, die beliebig oft angefertigt werden können, dürfen sie den Kern verlassen und sich auf den Weg durch das Zellplasma machen. Diese bestimmte Art von RNA nennt man auch messenger-RNA (kurz: mRNA) oder Boten-RNA.

Proteine: Lange Ketten aus Aminosäuren

Sie sind ein Hauptbestandteil unseres Körpers und nach Wasser der am zweithäufigsten benutzte Baustein. Proteine werden in den Ribosomen aus Aminosäuren gebaut. Aminosäuren muss man mit der Nahrung einnehmen, da sie zwar sehr wichtig für den Körper sind, aber nicht eigenständig produziert werden können. Proteine werden mithilfe unserer Erbinformation gebaut und für fast alles verwendet. Wenn eine Zelle aufhört ihre eigenen Proteine zu bauen, stirbt sie innerhalb weniger Minuten ab.

Wie inzwischen ja schon bekannt ist, sieht das COVID-19-Virus so ähnlich aus wie das Emoji eines Virus, also ungefähr so:

https://www.ovb-online.de/weltspiegel/bayern/coronavirus-fallzahlen-rosenheim-muehldorf-traunstein-bayern-deutschland-inzidenz-impfungen-13954109.html

Es ist viel kleiner als eine menschliche Zelle. Nach Betrachtungen unter einem extra hierfür ausgelegten, sehr feinsichtigen Mikroskop ist es zwischen 60 und 140 Nanometer groß (würde man das in Meter umrechnen, müsste man acht, beziehungsweise sieben Nullen vornedran stellen), während eine menschliche Zelle schon 1 bis 30 Mikrometer groß ist (sechs, beziehungsweise fünf Nullen am Anfang).

Die kleinen Stielchen, die auf allen Seiten aus dem Virus herausragen, funktionieren praktisch wie Schlüssel, die die Zellmembran aufschließen können. So kann das Virus in die Zelle eindringen und hat freien Zugriff auf jegliche Bestandteile.

Dort macht es sich auf den Weg zu den Ribosomen, den Proteinfabriken, und besetzt diese. Das befallene Ribosom beginnt dann, nicht mehr die zelleigenen Proteine zu produzieren, sondern stattdessen mehr und mehr neue Viren. Von da aus verlassen die Parasiten wieder die Zelle und machen sich auf den Weg zu neuen. Da die Zellen nicht mehr ihr Lebenselixier, die Proteine, produzieren können, sterben sie nach einiger Zeit ab.

Was sind Coronaviren?

Wie sich ja auch sicherlich schon herumgesprochen hat, ist das Coronavirus nicht das Coronavirus. Es gibt eine gesamte Familie dieser Viren, die Coronaviridae heißt.

Das Erbmaterial dieser Viren liegt in Form von RNA, nicht DNA vor. Coronaviridae sind die größte Gruppe der RNA-Viren.

Auch Pandemien wurden durch diese Viren schon ausgelöst, so zum Beispiel die weltweite SARS-Pandemie im Jahr 2002, ebenfalls eine Erkrankung der Atemwege.

Aber auch im Alltag sind Coronaviren bekannt. So sind jährlich ungefähr 30% der Grippeinfektionen auf diese Viren zurückzuführen. Generell können sie aber alles von Erkältungen bis Mittelohrentzündungen hervorrufen.

Doch nicht nur Menschen leiden unter Krankheiten durch Coronaviren, auch in der Tiermedizin sind sie berüchtigt. Sie können sowohl bei Säugetieren als auch bei Vögeln lebensbedrohliche Krankheiten auslösen, die viel häufiger zum Tod führen als bei Menschen.

Eine kurze Geschichte von SARS-CoV-2

Obwohl die meisten wahrscheinlich ziemlich gut über diesen Teil des Artikels informiert sind, möchte ich es nichtsdestotrotz kurz zusammenfassen.

Bekannterweise startete das Drama im Dezember 2019, weswegen die Krankheit auch COVID-19 heißt. Damals wurden in Wuhan, einer 8-Millionen-Einwohnerstadt in China, erstaunlich viele Lungenentzündungen festgestellt, aber ohne einen dafür verantwortlichen bekannten Grund. Das waren die ersten direkt bestätigten Auftritte der Krankheit, aber nicht ihr Ursprung. Als man im Nachhinein Abwasser untersuchte, fand man es bereits in Wasserproben, die im März 2019 in Barcelona genommen wurden.

Jedoch ging bereits am 10. November 2019 eine junge Frau wegen eines Hautausschlags zu ihrem Arzt, welcher Hautproben entnahm, die im Nachhinein positiv auf COVID-19 getestet wurden. Sie ist damit Patient null, also der erste bekannte Mensch mit dieser Krankheit.

Die ersten Krankheitsfälle in Wuhan werden auf einen Zeitraum zwischen Oktober und Dezember geschätzt, der erste Patient hat sich wahrscheinlich am 17. November infiziert.

Die Vermutung, es handele sich bei dem Ursprung der Krankheit um einen Fischmarkt in Wuhan, konnte nicht bewiesen werden, es könnte aber sein, dass dort ein sehr frühes Multispreader-Event stattgefunden hat, also ein Zusammentreffen vieler Menschen, unter denen ein oder mehrere Infizierte sind, die bis zu 80% aller anwesenden Teilnehmer anstecken.

Am 9. Januar 2020 bestätigte die Weltgesundheitsorganisation (englisch: World-Health-Organization, kurz: WHO) den Verdacht, dass es sich um ein neuartiges Coronavirus handele.

Am 13. Januar 2020 wurde das Genom des Virus, also die RNA, vollständig entschlüsselt, und erste Testverfahren wurden bekannt gemacht.

Am 30. Januar 2020 verhängte die WHO für das vorläufig „2019-nCoV“ genannte Virus die höchste Warnstufe, nämlich „eine gesundheitliche Notlage von internationaler Tragweite“ (Quelle: WHO). Damals waren noch keine Todesfälle, wohl aber 98 Infektionen in 18 Ländern außerhalb Chinas bekannt.

Am 11. März 2020 bekam die Erkrankung offiziell den Titel „Pandemie“. Bis dahin waren 118.000 Menschen aus 114 Ländern erkrankt und 4291 gestorben. Etwa um diese Zeit wurde Europa zum Hotspot, damals mit circa 40% aller Infektionen, was sich innerhalb eines Monats jedoch auf über 60% erhöhte.

Am 30. Januar 2021 waren aktuell weltweit 102.204.420 Menschen an COVID-19 erkrankt, 56.546.110 sind wieder genesen und 2.209.912 haben ihr Leben an das Virus verloren (Quelle: Wikipedia).

Die Impfungen gegen COVID-19

Der Menschheit steht mehr Macht zur Verfügung, als irgendjemand von uns ahnen könnte. Wir haben die Macht, Krankheiten auszulöschen. Ihnen komplett die Relevanz zu nehmen. Durch ein Wunderwerk namens „Impfung“.

Welche Art von Impfstoff haben wir?

Bis jetzt gibt es fünf unterschiedliche, in der EU zugelassene COVID-19-Impfstoffe, die sich in drei unterschiedliche Kategorien aufteilen lassen. Außerdem wird eine weitere Art bereits in anderen Ländern verimpft, ist aber noch nicht in der EU zugelassen. Das Erste sind bekannte Vektor-Impfungen, das Zweite eine neuere Variante, die sogenannten mRNA-Impfstoffe, als Drittes gibt es Proteinimpfstoffe und der ausländische, in Deutschland noch nicht zugelassene Impfstoff fällt unter die Kategorie des Totimpfstoffs.

Über alle Begriffe stolpert man in den Medien im Moment häufig, jedoch ohne eine verständliche Erklärung.

Zunächst einmal kann man die Impfstoffe in zwei Untergruppen einteilen:

mRNA- und Vektor-Impfstoffe:

genbasierte Impfstoffe: Der Körper bekommt einen Teil des Erbguts des Erregers, das Antigen, injiziert, keine Virusteile oder auch kein direkt abgeschwächtes Virus.

Protein- und Totimpfstoffe:

Der Körper bekommt ein wirkliches Teil des Virus, sei es nur ein Teil oder das ganze Virus, injiziert. Diese Art von Impfung enthält keine Erbinformationen.

Einzelne Impfstoffe betrachtet, Teil I: Genbasierte Impfstoffe

Schauen wir uns mal zuerst die genbasierten Impfstoffe an. Beide basieren darauf, dass durch die Impfung das Genmaterial der Viren in irgendeiner Art und Weise in die menschlichen Zellen gelangt. Man unterteilt sie aber nochmal in zwei Kategorien:

Vektor-Impfungen: Einem anderen, unschädlichen Virus, hier „Modifizierten Vacciniavirus Ankara“ (MVA), wird ein Hüllenprotein des schädlichen Virus angebaut. Dieses MVA dringt in die Zellen ein und lässt sie dann, wie das Viren eben tun, Replikats produzieren, die alle die Coronavirus-Hüllen haben. Dadurch wird dann das Immunsystem alarmiert, das sofort die Viren angreift. So lernt es dann, wie ein „richtiges“ Virus aussieht, und kann, wenn es zu einer Infektion kommen sollte, dagegen ankämpfen.
mRNA-Impfungen: Wir haben ja bereits oben gelernt, dass mRNA die Informationen für die Produktion eines Proteins aus dem Zellkern in die Ribosomen transportiert. Bei dieser Art der Impfung werden dem Körper winzige Schnipsel Virus-mRNA, verpackt in kleinen Fetttröpfchen, gegeben. Wenn der Körper dann in den Ribosomen mit der Virus-mRNA kleine ungefährliche Teile des Äußeren des Virus, die sogenannten „Spike Proteine“ (nochmal: Spikes sind die kleinen Stielchen des Virus), produziert und auf Zelloberflächen setzt, lernt der Körper ganz schnell, dass das natürlich da nicht hingehört und bekämpft den Erreger. Sobald die mRNA und die Spike Proteine als fremd erkannt wurden, werden sie durch Enzyme (das sind zerstörende Hilfsstoffe) abgebaut, sodass am Ende nichts zurückbleibt außer die Erinnerung, wie man einen solchen Krankmacher im Ernstfall bekämpfen muss.

Sowohl bei den Impfstoffen von BioNTech als auch Moderna handelt es sich um mRNA-Impfungen, in beiden Fällen wird der Mensch mit einer ca. 90%igen Wahrscheinlichkeit immun, was für einen Impfstoff schon sehr viel ist.

Routineimpfungen gegen andere Krankheiten weisen beispielsweise nur eine Immunitätswahrscheinlichkeit von 60% auf.

Bei AstraZeneca und Johnson & Johnson wird mit Vektor-Technologie gearbeitet, es entsteht eine Verringerung des Risikos einer Infektion um ca. 60%

Genbasierte Impfstoffe bringen viele Vorteile gegenüber üblichen Vakzinen mit sich. Einige hiervon sind:

eine schnelle, einfache Produktion großer Mengen
eine große Anpassungsfähigkeit, da man für andere Krankheiten keinen komplett neuen Impfstoff entwickeln muss, sondern einfach einen Teil des Genoms in den Impfstoff einsetzen kann
geringere Nebenwirkungen, da der Körper nur die Bauanleitung für einen ungefährlichen Teil des Virus, nicht aber das Virus selbst, bekommt

Der einzige größere Nachteil dieser Art von Impfungen ist jedoch, dass sie nur in speziell dafür ausgelegten Praxen und Zentren verabreicht werden können, da sie unter sehr kalten Temperaturen gelagert werden müssen. Allerdings wird stetig daran gearbeitet, diesen Nachteil zu beheben und seit Einführung dieser Impfstoffe wurden bereits signifikante Verbesserungen vorgenommen.

Einzelne Impfstoffe betrachtet, Teil II: nicht-genbasierte Impfstoffe (enthalten keinerlei Genmaterial)

Proteinimpfungen: Im Labor künstlich hergestellte Spikes werden um Mikropartikel gebündelt, um ein virusartiges Partikelchen zu kreieren. Im Englischen heißen diese „virus-like particles“, weswegen sie VLP abgekürzt werden. Diese werden mit einem Wirkverstärker, genannt Adjuvanzien, der die Immunreaktion verstärkt, gemischt und in den Körper injiziert. Dort reagiert das Immunsystem auf die VLPs. Wird der Körper später mit richtigen Coronaviren konfrontiert, erinnert es sich an die VLPs, die ja sehr ähnlich aussahen, und greift auch die korrekten Viren an. Ohne Adjuvanzien haben Proteinimpfstoffe eine viel geringere Wirksamkeit, da der Körper nicht so stark alarmiert wird. Dies führt zwar zu weniger Nebenwirkungen, allerdings auch zu einer stark abgeschwächten Wirkung.

Totimpfungen: Strenggenommen müsste man diesen Punkt in Tot- und Lebendimpfstoffe unterteilen, aber beide sind sehr ähnlich, dementsprechend will ich sie hier zusammen aufführen. Totimpfstoffe enthalten entweder tote (inaktivierter Impfstoff, Totimpfstoff) oder sehr stark abgeschwächte (Lebendimpfstoff) Viren. Diese Erreger können keine Infektion auslösen, führen aber trotzdem zu einer Immunantwort, die in Immunisierung endet.

Der in Deutschland neu zugelassene Impfstoff Novavax ist ein Proteinimpfstoff, während hier noch kein Totimpfstoff zugelassen wurde. Auch Novavax schützt mit einer Wahrscheinlichkeit von ca. 90% vor einer Infektion.

Meistens fallen die Nebenwirkungen bei allen Arten einer Impfung sehr milde aus, möglich sind jedoch Impfreaktionen wie beispielswese:

Erschöpfung
Fieber
Muskelschmerzen
Schwindel
Übelkeit

Kopfschmerzen

Dies mag jetzt vielleicht abschreckend wirken, ist aber bei Impfungen komplett normal. Andere Routineimpfungen haben nicht nur höhere Wahrscheinlichkeiten für diese Reaktionen, es gibt auch noch viel schlimmere.

Wie wurde so schnell eine Impfung entwickelt?

Man hört überall, wie schnell die Impfung doch entwickelt wurde, und dass die Studien angeblich nur ungenügend und nicht ernsthaft durchgeführt wurden. Um das mal in Kontext zu bringen, hier die Zahlen, wann der Impfstoff fertig war, und wie lange getestet wurde: Von der Entschlüsselung des Genoms am 13.01.2020 bis zum ersten funktionsfähigen Prototyp des Vakzins dauerte es keine zwei Tage.

Nicht mal 48 Stunden.

Die restlichen elf Monate bis zum endlichen Beginn des Impfens waren Tests und 3-Phasen-Studien mit mehreren hunderttausend Teilnehmern.

Jedoch ist diese Zeitspanne im Vergleich zu den mehr als zehneinhalb Jahren, die ein Impfstoff normalerweise bis zur Zulassung bracht, tatsächlich etwas mager. Warum nun?

Es mag verschiedene Gründe haben, einer, wahrscheinlich der größte, ist wie immer Geld. Mehr als je zuvor wurde investiert, mit unvorstellbaren Summen wurde um sich geworfen, und niemand kam auf die Idee, den Geiz über Menschenleben zu stellen. Leider war es nicht immer so üblich.

Ebola hielt zwischen 2014 und 2016 die Menschen in Westafrika in Atem und forderte über 11.000 Menschenleben.

Da der Virus, der für Ebolafieber verantwortlich ist, jedoch bereits seit Mitte der 70er Jahre bekannt ist, stand Forschern auch schon seit 2005 ein an Affen getesteter Impfstoff zur Verfügung.

Trotz der Verfügung über Proben dieser Impfung tat die WHO nichts, um die Studien am Menschen weiter zu untersuchen.

Als dann 2014 sehr klar wurde, dass gegen die Epidemie in Afrika nur ein Impfstoff helfen würde, versammelte sich schnell ein Team aus Instituten aus allen Ecken der Welt, die bereit waren, den Impfstoff weiter zu erforschen und humanmedizinische Studien (also für den Menschen) durchzuführen.

Doch so einfach sollte es ihnen doch noch nicht gemacht werden. Es fanden sich keine Sponsoren, die all das finanziell unterstützen wollten. So mussten Wissenschaftler zusehen, wie sie das Gegenmittel für eine Krankheit in den Händen halten, die tausende Menschenleben fordert, und doch konnten sie rein gar nichts tun, da die großen Konzerne den Markt versagen haben lassen.

Mit diesem Bild vor Augen gingen ähnliche Sponsoren nun auf die Impfung gegen COVID-19 zu, bereit, aus den Fehlern zu lernen.

Und so wurde finanziert und geforscht, Testpersonen wurden zusammengetrommelt und Impfdosen in die ganze Welt verschickt. Noch nie hat unser ganzer Globus so schnell auf ein gemeinsames Ziel hingearbeitet.

Und die Früchte dieser Kooperationen und harten Arbeit zeigen sich in all ihrer Pracht. Es ist uns gelungen, in weniger als einem Jahr alle drei nötigen Testphasen für einen Impfstoff einwandfrei zu absolvieren und die Zulassung zu beschleunigen, sodass keine Frage nach der Sicherheit oder Gültigkeit des Vakzins mehr Bestand hat. Nach über zwei Jahren Pandemie haben wir jetzt fünf verschiedene Impfungen aus drei verschiedenen Klassen. Es ist unfassbar, welche Menge an Forschung jeder Person, die sich dazu entscheidet, sich impfen zu lassen, in den Arm gespritzt wird, ausgeklügelt, getestet und sicher.

Wie sieht die Zukunft aus?

Ungewiss, soviel steht fest. Wir haben im März 2020 alle mitbekommen, wie die Politik innerhalb von Tagen von „Es ist nur eine Grippe und wird uns eh nicht erreichen! Masken bringen eh nichts“ zu „Lockdown, Schulen zu, Maskenpflicht. Wir befinden uns in einer Pandemie“ ging.

Wir sehen alle, wie uns sowohl Versprechen gemacht werden, dass alles bald wieder „normal“ sein wird (was immer das auch sein soll), und trotzdem scheint es jeden Tag mehr schlechte Nachrichten als zuvor zu geben. Deutschland scheint einfach nicht die Schwelle der Pandemie zur Endemie (einer regelmäßig auftretenden Krankheit) zu schaffen.

Wir können nichts Anderes tun als hoffen. Die Wissenschaft und Medizin haben in den letzten Jahren Wunder geleistet. Jeder Krankenpfleger, jeder Facharzt, jeder Pharmakologe hat jeden Tag sein Leben aufs Spiel gesetzt, um jeden Einzelnen von uns sicher zum Ende dieses Ausnahmezustands zu tragen, das nun dank der Impfstoffe endlich in Sicht ist.

Es wird kein Leben „nach Corona“ geben. Wir können nicht irgendwann aufwachen und „Corona wird vorbei sein“.

Aber wir können aufwachen und einen kleinen Schmerz in unserem Oberarm spüren, mit dem Wissen, dass eine Impfung Corona ein wenig die Macht nimmt. Mit dem Wissen, dass kleine Pikse uns ein wenig näher zum Normalzustand bringen, ein wenig näher an alles, was wir die letzten Jahre verpasst und vermisst haben.

Wir sind fast am Ziel. Haltet durch!

Quellen:

SARS-CoV-2, was ist das?

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