Indien hat einen neuen Impfstoff namens ZyCoV-D gegen Covid-19 zugelassen. Eigentlich wäre diese Nachricht nichts Besonderes mehr. Doch ZyCoV-D ist der erste Impfstoff überhaupt, der auf ringförmiger DNA basiert. Klinischen Studien zufolge schützt das neuartige Vakzin zu 67 Prozent vor symptomatischen Krankheitsverläufen. Am 20. August 2021 hat die indische Arzneimittelbehörde das Mittel für Menschen ab zwölf Jahren zugelassen.

Die Wirksamkeit von ZyCoV-D ist zwar im Vergleich zu anderen Covid-19-Impfstoffen nicht besonders hoch. Doch die Tatsache, dass es sich um einen DNA-Impfstoff handelt, ist nach Ansicht vieler Forscherinnen und Forscher von großer Bedeutung.

»Das ist der Beweis dafür, dass DNA-Impfstoffe prinzipiell funktionieren und bei der Bekämpfung der Pandemie helfen können«, sagt etwa Peter Richmond, pädiatrischer Immunologe an der University of Western Australia in Perth. »Das ist ein wichtiger Schritt im Kampf gegen Covid-19 weltweit.« Ein Schritt, der belege, dass es nun eine weitere Klasse von Impfstoffen im Arsenal gegen Sars-CoV-2 und andere Krankheiten gebe.

DNA-Impfstoffe haben ihre Vorzüge

Weltweit werden derzeit fast ein Dutzend DNA-Impfstoffe gegen Covid-19 in klinischen Studien erprobt, und noch einmal mindestens genauso viele befinden sich gerade in früheren Phasen der Entwicklung. Auch gegen andere Krankheiten werden die Vakzine inzwischen getestet. »DNA-Impfstoffe sind leicht herzustellen«, erklärt der Virologe Shahid Jameel von der Ashoka-Universität im indischen Sonipat. Sollten sie sich als erfolgreich erweisen, wären sie die Zukunft der Vakzinologie.

Die Covid-19-Pandemie habe die Entwicklung genbasierter Impfstoffe wie mRNA- und DNA-Impfstoffe beschleunigt, sagt David Weiner, Direktor des Vaccine & Immunotherapy Center am Wistar Institute in Philadelphia, Pennsylvania. RNA-Impfstoffe haben bereits 2020 in klinischen Versuchen bewiesen, dass sie starke Immunreaktionen hervorrufen können. Inzwischen wurden sie weltweit hunderten Millionen Menschen verabreicht. DNA-Impfstoffe besäßen jedoch einige Vorteile: So sind sie etwa einfacher herzustellen und stabiler als die mRNA-Impfstoffe, die oft bei sehr niedrigen Temperaturen gelagert werden müssen.

ZyCoV-D wurde vom indischen Pharmaunternehmen Zydus Cadila aus Ahmedabad entwickelt. Die Wirksamkeitsangabe von 67 Prozent beruht auf Studien mit mehr als 28 000 Teilnehmern. Während in der ungeimpften Kontrollgruppe 60 symptomatische Fälle von Covid-19 auftraten, waren es unter den geimpften Probanden nur 21.

ZyCoV-D enthält zirkuläre DNA-Stränge, so genannte Plasmide. Diese verfügen über die Gensequenz des Spike-Proteins von Sars-CoV-2 sowie über eine Promotorsequenz, die das Ablesen des Gens aktiviert. Gelangen die Plasmide in den Zellkern, werden sie in mRNA umgewandelt, welche im Zytoplasma der Zelle die Produktion des Spike-Proteins bewirkt. Auf dieses reagiert das Immunsystem dann schließlich mit maßgeschneiderten Immunzellen, die künftige Infektionen verhindern können. Die Plasmide sind nach einigen Wochen bis Monaten komplett abgebaut. Die Immunität bleibt.

Eigentlich werden DNA- und mRNA-Impfstoffe bereits seit den 1990er Jahren entwickelt, erklärt Weiner. Doch die Plasmide in den Zellkern zu bringen, erwies sich bisher als schwierig. (mRNA muss immerhin nur bis ins Zytoplasma vordringen.) DNA-Impfstoffe schafften es deshalb lange Zeit nicht, in klinischen Versuchen wirksame Immunreaktionen hervorzurufen. Bislang wurden nur einige wenige Vakzine, die auf dem Prinzip beruhen, für Tiere zugelassen, etwa für Pferde.

ZyCoV-D lässt sich ohne Nadel verabreichen

ZyCoV-D wird aus diesem Grund nicht wie andere Impfungen tief ins Muskelgewebe gespritzt, sondern direkt unter der Haut deponiert. Denn dort befinden sich zahlreiche Immunzellen, die fremde Stoffe aufnehmen und verarbeiten. »Dadurch wird die DNA viel effizienter aufgenommen als im Muskel«, sagt Jameel. Zum Einsatz kommt dabei ein nadelfreies Gerät, das einen feinen Flüssigkeitsstrom mit hohem Druck unter die Haut schießt. Das ist weniger schmerzhaft als eine klassische Injektion.

Obwohl ZyCoV-D wirksamer ist als frühere DNA-Impfstoffe, sind mindestens drei Dosen erforderlich, um einen guten Immunschutz zu erreichen. Dies dürfte die Verabreichung des Impfstoffs zu einer zusätzlichen logistischen Herausforderung machen, denkt Jameel.

Im Vergleich zu den bislang zugelassenen mRNA-Impfstoffen hat ZyCoV-D zudem eine geringere Wirksamkeit. Allerdings lassen sich die Zahlen auch nicht ohne Weiteres miteinander vergleichen. Denn die Studien mit ZyCoV-D wurden Anfang 2021 in Indien durchgeführt, als die Delta-Variante dort bereits dominierte. Die Impfstoffe von Biontech/Pfizer und Moderna wurden hingegen früher erprobt, als noch weniger übertragbare Varianten von Sars-CoV-2 das Infektionsgeschehen bestimmten. »Die Wirksamkeit bezieht sich also im Wesentlichen auf die Delta-Variante«, sagt Jameel. Und dafür sei sie immer noch sehr ordentlich.

Corona-Impfstoffe könnten erst der Anfang sein

Neben ZyCoV-D befinden sich derzeit noch zwei weitere DNA-Impfstoffe gegen Covid-19 in der Endphase der klinischen Erprobung. Der eine wird vom japanischen Unternehmen AnGes mit Sitz in Osaka entwickelt. Der andere Impfstoff, an dem Weiner mitgearbeitet hat, stammt von Inovio Pharmaceuticals in Plymouth Meeting, Pennsylvania (USA). Das Vakzin von Inovio wird ebenfalls unter die Haut injiziert. Dabei kommt ein Gerät zum Einsatz, das die Haut mit kurzen elektrischen Impulsen beschießt. Dadurch bilden die Zellen kleine Poren, durch die der Impfstoff eindringen kann.

Richmond geht davon aus, dass es bald viele weitere DNA-Impfstoffe geben wird. Darunter solche, die auf Krankheiten abzielen, für die es heute noch gar keine Impfung gibt – vom Zytomegalie-Virus, das während der Schwangerschaft auf Babys übertragen werden kann, bis zum Respiratorischen Synzytialvirus (RSV). Auch gegen Grippe, das humane Papillomvirus (HPV), HIV und Zika werden DNA-Impfstoffe erprobt oder entwickelt.

Da DNA-Impfstoffe große Mengen an Informationen speichern können, können sie auch die Erbinformation großer, komplexer Proteine oder sogar mehrerer Proteine codieren. Weiner zufolge sind sie daher auch viel versprechende Kandidaten für eine Immunisierung gegen Krebs – eine Vision, an der Weiner selbst forscht. »Dies ist eine sehr aufregende Zeit für Gentechnologien«, sagt er. »Endlich haben sie die Chance zu zeigen, was sie können.«