Bedeutung der Booster-Impfung für Risikogruppen

Das Pandemie Netzwerk Hessen erforscht, was die COVID-19-Impfung bei immungeschwächten Menschen bewirkt

Die Impf-Antwort von Menschen mit Knochenmarkskrebs gibt Hinweise, welche Immunantwort drei mRNA-basierte Impfungen erzeugen und warum Omikron-angepasste Impfstoffe wichtig sind.

Wie lassen sich in der Corona-Pandemie Menschen am besten schützen, die wegen einer Vorerkrankung ein besonders hohes Risiko haben, schwer an COVID-19 zu erkranken oder daran zu sterben? Mit dieser Frage beschäftigt sich im Pandemie Netzwerk Hessen die Arbeitsgruppe um Professorin Dr. med. Evelyn Ullrich, Internistin, Immunologin und Leiterin des Bereichs Experimentelle Immunologie an der Klinik für Kinder- und Jugendmedizin, in enger Zusammenarbeit mit Dr. med. Ivana von Metzler, Oberärztin aus der Klinik für Innere Medizin II, und Prof. Dr. Sandra Ciesek, Direktorin der Abteilung für Virologie, am Universitätsklinikum Frankfurt. Maßgeblich an der experimentellen Durchführung beteiligt sind dabei der Arzt und Wissenschaftler Dr. med. Julius Enßle und die naturwissenschaftlichen Doktorandinnen Julia Campe und Alina Moter.

Die Antwort auf die Frage, welche Bedeutung der Impfung zukommt, wandelte sich im Lauf der Pandemie. Kein Wunder, denn nicht nur das SARS-CoV-2-Virus veränderte sich weiter. Auch bei den Impfstoffen oder den medikamentösen Therapien gegen COVID-19 gibt es neue Entwicklungen.

Wichtige Erkenntnisse zu Corona-Impfungen für immungeschwächte Menschen

In zwei Studien haben die Forschenden des Universitätsklinikums Frankfurt zusammen mit Partner-Instituten jüngst wichtige Erkenntnisse zum Schutz immungeschwächter Patientinnen und Patienten gewonnen. Die Studien sind in den Fachzeitschriften Blood und Cancer Cell veröffentlicht. Im Fokus der Forschung lag die Untersuchung der Immunantwort bei einer umfangreichen Kohorte von Patientinnen und Patienten, die an einem„Multiplem Myelom“ erkrankt sind, einer Form des Knochenmarkskrebs.

Kurz gefasst geht aus diesen neuen Forschungsarbeiten hervor, dass nach einer dritten Impfung ein guter Schutz gegenüber der ursprünglichen Virusvariante besteht, der Schutz gegenüber der Omikron-Variante jedoch deutlich eingeschränkt ist. Hier könnte ein angepasster Impfstoff gerade bei solchen Risikogruppen eine zusätzliche Verbesserung der Immunabwehr bewirken.

„Wir gehen davon aus, dass eine erneute Booster-Impfung für Menschen mit einem geschwächten Immunsystem hilfreich ist, und halten sie daher für ratsam“, berichtet Ullrich von den Forschungsergebnissen. „Darum wird auch das Ziel einer weiteren Booster-Impfung für alle bedeutsam bleiben und wir hoffen, dass bis zum Herbst Omikron-angepasste Impfstoffe zur Verfügung stehen werden.“

Untersuchungen bei Menschen mit Multiplem Myelom, einem Knochenmarks-Krebs

Wie kommen die Forschenden zu dieser Einschätzung? Das Team um Evelyn Ullrich untersucht das Immunsystem von älteren Menschen, die an einem Multiplem Myelom erkrankt sind und vergleicht es mit dem von Gesunden in einem ähnlichen Alter. Das Multiple Myelom ist eine häufige Form von Knochenmarks-Krebs, die das Immunsystem schwächt. So sind bei vielen Patientinnen und Patienten mit Multiplem Myelom die B-Zellen, Immunzellen, die Antikörper herstellen, sowie manche T-Zellpopulationen vermindert oder nur eingeschränkt vorhanden. Das hat zur Folge, dass diese Patientinnen und -Patienten häufiger an schwerwiegenden Infektionen leiden und weniger gut auf Impfungen ansprechen.

Zu Beginn der COVID-19-Pandemie, als es noch keine Impfstoffe gab, waren Menschen mit Krebserkrankungen besonders stark gefährdet, schwer an COVID-19 zu erkranken und daran zu sterben. Als die ersten Impfstoffe auf den Markt kamen, gehörten sie daher zu den ersten, denen eine SARS-CoV-2-Impfung angeboten wurde. Doch sofort stellte sich die Frage, wie ein stark angeschlagenes Immunsystem auf den Impfstoff reagiert? Kommt es überhaupt zu einem Ansprechen des Immunsystems auf den Impfstoff? Wenn ja: Welche Teile der komplexen Immunantwort des Körpers werden aktiv und wie stark? Schließlich: Ist die erzeugte Immunantwort im Hinblick auf das Erkrankungsrisiko oder die Erkrankungsschwere bei COVID-19 hilfreich?

Erstaunlich guter Zugewinn an Immunität

Was sich herausstellte, ist eine grundsätzlich gute Nachricht: Verglichen mit Gesunden war der durch die erste und zweite Impfung erzeugte Immunschutz zwar vermindert – aber erstaunlich gut, angesichts der Tatsache, dass beim Multiplen Myelom die Antikörperbildung stark eingeschränkt sein kann. Auch die dritte Booster-Impfung brachte einen weiteren Zugewinn der Immunität gegenüber der Ursprungsvariante.

Doch dann breitete sich die Omikron-Variante aus. Nun galt es herauszufinden, ob und wie gut die bereits erhaltenen Impfungen auch davor schützen. Schließlich unterscheidet sich Omikron deutlich von seinen Vorgängern Delta, Alpha und dem Ursprungsvirus, dem Wildtyp.

Neben der serologischen Untersuchung der B-Zell-Immunität, also der Bildung von Antikörpern, untersuchte das Forschungsteam auch die T-Zell-Antwort des Immunsystems. T-Zellen sind Bestandteil der weißen Blutkörperchen und lassen sich in verschiedene Subgruppen mit unterschiedlichen Aufgaben im Rahmen der Immunantwort unterteilen. Die T-Zell-Abwehr des Körpers kommt in Gang, wenn eine Infektion mit einem Erreger auftritt. Dabei interagieren manche T-Zell-Gruppen mit den infizierten Zellen und töten diese ab, andere kommunizieren mit weiteren Immunzellgruppen und stimulieren so die Immunantwort. Das Zusammenspiel der B- und T-Zell-Immunität und deren Interaktion mit weiteren Komponenten des Immunsystems trägt dazu bei, eine schwere Erkrankung zu vermindern; im besten Fall klingt eine Erkrankung rasch wieder ab.

Bei Patientinnen und Patienten mit Multiplem Myelom liegt vorwiegend eine eingeschränkte Antikörperbildung vor, doch die T-Zell-Antwort des Körpers ist meist noch reaktionsfähig. In den aktuellen Studien stellte sich nun heraus, dass jede SARS-CoV-2-Impfung diese T-Zell-Abwehr stimuliert. Der zusätzliche Gewinn durch jede weitere Impfung resultiert aus einer wichtigen Eigenschaft der T-Zellen: Sie tragen zum Gedächtnis des Immunsystems bei, das oft über Jahre oder Jahrzehnte erhalten bleibt. Tritt eine neue Virus-Variante auf, können T-Zellen diese erkennen, sofern sie sich nicht zu sehr von der vorherigen Variante unterscheidet. Die Erkennung funktioniert umso besser, je vielfältiger die T-Zell-Auswahl ist, die durch vorherige Kontakte mit dem Erreger entsteht – sei es durch Impfungen oder durch Infektionen.

Corona-Impfung scheint positive Vielfalt an T-Zellen zu verstärken

Genau diese positive Vielfalt von T-Zellen scheint sich durch jede weitere der bisher drei Impfungen zu verstärken. In weiteren Studien soll nun die T-Zell-Antwort noch genauer ergründet werden. Um die Aufgaben der verschiedenen T-Zell-Gruppen besser zu verstehen, machen die Forschenden dafür Analysen auf der Ebene einzelner Zellen, indem sie der RNA-Moleküle der Immunzellen untersuchen. „Wir möchten herausfinden, warum die T-Zell-Antwort bei verschiedenen Menschen sehr unterschiedlich ist und welcher Zusammenhang mit der Erkrankung und Therapie des Knochenmarkskrebs besteht“, berichtet Ullrich.

Die Erforschung der Funktion der T-Zellen ist deutlich komplexer als beispielsweise die Untersuchung von Antikörper-Titern. Damit solche Forschungsarbeiten wie die der Arbeitsgruppe um Prof. Ullrich gelingen, sind umfassende – auch universitätsübergreifende – Kooperationen nötig. Das untermauern die zwei Studien, die unter Leitung von Prof. Ullrich entstanden sind. Sie sind Ergebnis tiefgreifender Zusammenarbeit von Expertinnen und Experten aus dem Bereich Immunologie, Hämatologie und Onkologie sowie Virologie, gemeinsam gefördert im Pandemie Netzwerk Hessen. Eine besonders erfolgreiche Zusammenarbeit besteht im Konsortium zum Studium der Immunantwort gegenüber SARS-Co-V-2 zwischen dem Team um Prof. Ullrich am Standort Frankfurt und dem Universitätsklinikum Marburg, hier insbesondere mit den Forschungsteams um Prof.Lohoff, Prof. Bauer und PD Dr. Keller.

Rat, mögliche Impfangebote wahrzunehmen

Abschließend ist deutlich geworden: Betroffene profitieren offenbar von Booster-Impfungen. Daher raten die beteiligten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler, entsprechend den aktuell geltenden Empfehlungen, mögliche Impfangebote wahrzunehmen.

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