Impfstofftypen, -mechanismen und Immunogenität

Impfstoffe induzieren eine schützende Immunität, indem sie dem Immunsystem Antigene in verschiedenen Formen präsentieren, von ganzen inaktivierten oder lebend-attenuierten Organismen bis hin zu gereinigten Untereinheiten, Konjugaten und Nukleinsäure-Plattformen. Dieser Eintrag gibt einen Überblick über die wichtigsten Impfstofftypen, wie jeder davon das Immunsystem aktiviert und was unter der Immunogenität eines Impfstoffs zu verstehen ist.

Definition

Ein Impfstoff ist eine Zubereitung von antigenem Material – einem ganzen Pathogen, einer Komponente davon oder Anweisungen für den Körper, ein Antigen herzustellen –, die verabreicht wird, um eine adaptive Immunität gegen einen Infektionserreger zu induzieren. Immunogenität ist die Fähigkeit eines Impfstoffs, eine messbare Immunantwort hervorzurufen, während ein Korrelat des Schutzes ein spezifischer Immunmarker ist, der statistisch mit dem Schutz vor Krankheit assoziiert ist.

Scope

Der Eintrag behandelt die wichtigsten Impfstoffplattformen und die immunologischen Mechanismen, durch die sie Antikörper- und zelluläre Reaktionen sowie immunologisches Gedächtnis hervorrufen, zusammen mit dem Konzept der Immunogenität und den Korrelaten des Schutzes, die Immunreaktionen mit klinischem Nutzen verbinden. Es handelt sich um einen konzeptionellen und pädagogischen Überblick über die Funktionsweise von Impfstoffen, nicht um eine Anleitung, welcher Impfstoff zu verwenden oder wie er zu verabreichen ist.

Core questions

• Was sind die wichtigsten Impfstoffplattformen und wie unterscheiden sie sich in der Antigenpräsentation?
• Wie aktivieren lebend-attenuierte, inaktivierte, Untereinheiten-, Konjugat- und Nukleinsäure-Impfstoffe jeweils das Immunsystem?
• Welche Rolle spielen Adjuvantien und die angeborene Immunerkennung bei der Gestaltung der Immunantwort?
• Was ist Immunogenität und wie hängt sie mit einem Korrelat des Schutzes zusammen?
• Warum verleihen einige Impfstoffe einen dauerhaften, lebenslangen Schutz, während andere Auffrischungen erfordern?

Key concepts

• Lebend-attenuierte Impfstoffe
• Inaktivierte (Tot-)Impfstoffe
• Untereinheiten-, rekombinante und Polysaccharid-Impfstoffe
• Konjugatimpfstoffe
• Toxoid-Impfstoffe
• Virale Vektor- und Nukleinsäure-Plattformen (mRNA/DNA)
• Adjuvantien und Aktivierung der angeborenen Immunität
• Humorale und zellvermittelte Immunantworten
• Immunogenität und Korrelate des Schutzes
• Immunologisches Gedächtnis und Dauerhaftigkeit

Mechanisms

Impfstoffe wirken, indem sie dem Immunsystem Antigene in einer Form zuführen, die die angeborene Erkennung, die Antigenpräsentation und die Priming von antigenspezifischen B- und T-Lymphozyten auslöst, wodurch Effektorantworten und ein langlebiges Gedächtnis erzeugt werden (Pulendran & Ahmed, 2011). Plattformen unterscheiden sich darin, wie sie dies erreichen: Lebend-attenuierte Impfstoffe replizieren transient und stimulieren breit die humorale und zelluläre Immunität; inaktivierte und Untereinheiten-Impfstoffe präsentieren nicht-replizierende Antigene, oft mit einem Adjuvans zur Verstärkung der Reaktion; Konjugatimpfstoffe koppeln ein Polysaccharid an ein Trägerprotein, um T-Zell-Hilfe und Gedächtnis bei kleinen Kindern hervorzurufen; Toxoid-Impfstoffe neutralisieren toxinvermittelte Krankheiten; und virale Vektor- und Nukleinsäure-Plattformen liefern genetische Anweisungen, sodass die Zellen des Empfängers transient Antigene exprimieren (Sadarangani, 2021). Antikörperreaktionen, einschließlich breit neutralisierender Antikörper für einige Pathogene, sind für den Schutz vieler Impfstoffe von zentraler Bedeutung (Corti & Lanzavecchia, 2013). Der Immunmarker, der den Schutz nachweist, ist das Korrelat des Schutzes, das die Impfstoffbewertung leitet (Plotkin, 2010).

Clinical relevance

Das Verständnis von Impfstoffplattformen und Immunogenität hilft Klinikern und Fachleuten des öffentlichen Gesundheitswesens zu interpretieren, warum sich Impfstoffe in Dosierung, Dauerhaftigkeit und den Populationen, in denen sie am besten wirken, unterscheiden. Dieser Eintrag ist konzeptionell und pädagogisch und beschreibt Wirkmechanismen; er empfiehlt keine spezifischen Produkte oder deren Verabreichung für einzelne Personen.

History

Die Impfstoffentwicklung schritt von Jenners und Pasteurs Ganzorganismen-Ansätzen über inaktivierte, Toxoid-, Polysaccharid- und Konjugatimpfstoffe des 20. Jahrhunderts zu rekombinanten Untereinheiten-Impfstoffen und neuerdings zu viralen Vektor- und Nukleinsäure-Plattformen fort, die während der COVID-19-Pandemie an Bedeutung gewannen (Sadarangani, 2021). Über diese Geschichte hinweg war das vereinheitlichende Ziel, Antigene in einer Form zu präsentieren, die sicher eine schützende, dauerhafte Immunität hervorruft (Pulendran & Ahmed, 2011).

Key figures

• Bali Pulendran
• Rafi Ahmed
• Stanley A. Plotkin
• Antonio Lanzavecchia

Seminal works

• pulendran-2011
• plotkin-2010
• corti-2013

Frequently asked questions

Was ist der Unterschied zwischen einem Lebend-attenuierten und einem inaktivierten Impfstoff?

Ein Lebend-attenuierter Impfstoff enthält eine geschwächte, aber replizierende Form des Organismus, die die Immunität breit stimuliert, oft mit langanhaltendem Schutz. Ein inaktivierter Impfstoff enthält einen abgetöteten Organismus oder seine Komponenten, die sich nicht replizieren können, benötigt häufig ein Adjuvans oder mehrere Dosen und kann Auffrischungen erfordern.

Was bedeutet Immunogenität?

Immunogenität ist die Fähigkeit eines Impfstoffs, eine messbare Immunantwort hervorzurufen, wie z. B. Antikörper oder T-Zell-Aktivität. Wenn ein bestimmtes Reaktionsniveau nachweislich mit dem Schutz vor Krankheit korreliert, wird es als Korrelat des Schutzes bezeichnet (Plotkin, 2010).