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Pandemie: Fünf Gründe, warum Covid-Herdenimmunität wahrscheinlich unmöglich ist

Zu Beginn der Pandemie war die Hoffnung groß, dass das Virus mit der Impfung keine Chance mehr auf Verbreitung hat. Doch das klappt wohl nicht. Jetzt muss eine neue Strategie her.
Blaue und rote MännchenLaden...

Weltweit werden immer mehr Menschen gegen Covid-19 geimpft, und vielen geht so langsam die Luft aus angesichts der Pandemie-Maßnahmen. Sie fragen sich: Wie lange wird diese Pandemie noch andauern? Die Antwort wird leider immer unerfreulicher: Die Hoffnung, dass wir die »Herdenimmunitätsschwelle« erreichen – dass also so viele Personen gegen Sars-CoV-2 immun werden, dass das Virus nicht weiter übertragen wird –, erscheint immer unrealistischer.

Diese Schwelle ist normalerweise nur mit hohen Impfraten erreichbar. Zahlreiche Wissenschaftler hatten zunächst gedacht, die Herdenimmunität würde es der Gesellschaft ermöglichen, zur Normalität zurückzukehren, sobald die Menschen sich massenhaft impfen ließen. Die meisten Schätzungen gingen davon aus, dass der Schwellenwert bei 60 bis 70 Prozent der Bevölkerung liegt, die entweder durch Impfungen oder nach einer Erkrankung immun sind. Doch jetzt, wo die Pandemie in ihr zweites Jahr geht, müssen wir uns eventuell auf eine neue Strategie einstellen. Im Februar 2021 änderte der unabhängige Datenwissenschaftler Youyang Gu den Namen seines populären Covid-19-Prognosemodells von »Path to Herd Immunity« in »Path to Normality«. Aus seiner Sicht werden wir die Schwelle zur Herdenimmunität wohl nicht erreichen – unter anderem wegen der verbreiteten Impfzurückhaltung, dem Auftauchen neuer Varianten und weil Impfungen für Kinder noch nicht verfügbar sind.

Wie tödlich ist das Coronavirus? Was ist über die Fälle in Deutschland bekannt? Wie kann ich mich vor Sars-CoV-2 schützen? Diese Fragen und mehr beantworten wir in unserer FAQ. Mehr zum Thema lesen Sie auf unserer Schwerpunktseite »Ein neues Coronavirus verändert die Welt«. Die weltweite Berichterstattung von »Scientific American«, »Spektrum der Wissenschaft« und anderen internationalen Ausgaben haben wir zudem auf einer Seite zusammengefasst.

Gu ist Datenwissenschaftler, aber seine Denkweise deckt sich mit der vieler Epidemiologen. »Wir verabschieden uns gerade von der Vorstellung, dass wir die Schwelle der Herdenimmunität erreichen und dass die Pandemie dann endgültig verschwindet«, sagt die Epidemiologin Lauren Ancel Meyers, Executive Director des Covid-19 Modeling Consortium der University of Texas in Austin. Diese Verschiebung spiegle die Komplexität und die Herausforderungen der Pandemie wider, solle jedoch nicht zu der Annahme führen, die Impfung sei nutzlos. »Der Impfstoff wird dazu führen, dass das Virus irgendwann von selbst verschwindet«, sagt Meyers. Da aber neue Varianten auftauchen und die Immunität gegen Infektionen möglicherweise nachlässt, »könnten wir uns Monate oder ein Jahr später immer noch im Kampf gegen die Bedrohung wiederfinden. Wir werden mit zukünftigen Ausbrüchen umgehen müssen.«

Langfristig gesehen wird Covid-19 wahrscheinlich zu einer endemischen Krankheit, ähnlich wie die Influenza. Für die nahe Zukunft denken die Wissenschaftler etwa über eine neue Normalität ohne Herdenimmunität nach. Wir erklären die Hauptgründe für diese neue Sichtweise und was sie für das kommende Jahr der Pandemie bedeutet.

1. Es ist unklar, ob Impfstoffe die Übertragung verhindern

Der Schlüssel zur Herdenimmunität liegt darin, dass es nicht genügend Wirte gibt, um die Übertragung aufrechtzuerhalten. Diejenigen, die geimpft wurden oder die Infektion bereits durchgemacht haben, können sich nicht anstecken und das Virus verbreiten. Die Covid-19-Impfstoffe, die von Moderna und Pfizer/Biontech entwickelt wurden, sind beispielsweise äußerst wirksam bei der Verhinderung von symptomatischen Erkrankungen. Aber noch ist unklar, ob sie Menschen davor schützen, sich zu infizieren oder das Virus auf andere zu übertragen. Das stellt ein Problem für das Konzept der Herdenimmunität dar.

»Herdenimmunität ist nur relevant, wenn wir einen Impfstoff haben, der die Übertragung blockiert. Wenn das nicht der Fall ist, besteht die einzige Möglichkeit, eine Herdenimmunität in der Bevölkerung zu erreichen, darin, alle zu impfen«, sagt Shweta Bansal, Fachfrau für Mathematik in der Biologie an der Georgetown University in Washington DC. Die Wirksamkeit des Impfstoffs müssten »verdammt hoch« sein, um die Übertragung zu stoppen. »Die Daten von Moderna und Pfizer sehen recht ermutigend aus«, sagt sie. Doch wie gut diese und andere Impfstoffe die Übertragung des Virus verhindern, wird große Auswirkungen haben.

Ein Impfstoff braucht die Übertragung gar nicht zu 100 Prozent zu verhindern: Schon eine 70-prozentige Wirksamkeit wäre »beeindruckend«, sagt Samuel Scarpino, ein Netzwerkwissenschaftler, der an der Northeastern University in Boston Infektionskrankheiten untersucht. Damit könnte sich das Virus aber noch immer gut verbreiten, und es wäre entsprechend schwieriger, die Übertragungsketten zu unterbrechen.

2. Der Impfstoff ist ungleichmäßig verteilt

Wie schnell und breit ein Impfstoff verteilt wird, spielt aus verschiedenen Gründen eine Rolle, sagt Matt Ferrari, ein Epidemiologe am Center for Infectious Disease Dynamics der Pennsylvania State University. Eine perfekt koordinierte globale Kampagne hätte Covid-19 auslöschen können, sagt er – zumindest theoretisch. »Technisch ist das machbar. In der Realität ist es allerdings sehr unwahrscheinlich, dass wir das auf globaler Ebene erreichen werden«, sagt er. Es gebe enorme Unterschiede in der Effizienz der Impfstoffeinführung zwischen den Staaten und sogar innerhalb der Länder.

Israel hat im Dezember 2020 mit der Impfung seiner Bürger begonnen und ist – auch dank eines Abkommens mit Pfizer/Biontech über die gemeinsame Nutzung von Daten im Austausch gegen Impfdosen – im Frühjahr 2021 weltweit führend. Zu Beginn der Kampagne impfte das Gesundheitspersonal jeden Tag mehr als ein Prozent der israelischen Bevölkerung, sagt Dvir Aran, ein biomedizinischer Datenwissenschaftler am Technion – Israel Institute of Technology in Haifa. Mitte März waren etwa 50 Prozent der Bevölkerung des Landes vollständig mit den zwei für den Schutz erforderlichen Dosen geimpft. »Das Problem ist jetzt, dass die jungen Leute sich nicht impfen lassen wollen«, sagt Aran. Deshalb locken die Behörden sie mit Dingen wie Gratis-Pizza und Bier. Gleichzeitig haben Israels Nachbarn Libanon, Syrien, Jordanien und Ägypten noch nicht einmal ein Prozent ihrer jeweiligen Bevölkerung geimpft.

In den Vereinigten Staaten ist der Zugang zu Impfstoffen ungleichmäßig verteilt. In einigen Bundesstaaten wie Georgia und Utah sind weniger als zehn Prozent der Bevölkerung vollständig geimpft, in Alaska und New  Mexico sind es mehr als 16 Prozent.

Global ist die Verteilung des Impfstoffs in den meisten Staaten nach Alter gestaffelt, mit einem Vorrang für ältere Menschen, die das höchste Risiko haben, an Covid-19 zu sterben. Wann und ob es einen für Kinder zugelassenen Impfstoff geben wird, bleibt abzuwarten. Pfizer/Biontech und Moderna haben inzwischen Teenager in klinische Studien ihrer Impfstoffe aufgenommen, und die Impfstoffe von Oxford-AstraZeneca und Sinovac Biotech werden an Kindern ab drei Jahren getestet.

»Wir befinden uns in einem Wettlauf mit den neuen Varianten«(Sara Del Valle, Epidemiologin)

Es wird allerdings noch Monate dauern, bis es hier zuverlässige Ergebnisse gibt. Sollte die Impfung von Kindern nicht möglich sein, müssten viel mehr Erwachsene geimpft werden, um eine Herdenimmunität zu erreichen, sagt Shweta Bansal. In den USA zum Beispiel sind laut Volkszählungsdaten von 2010 24 Prozent der Menschen unter 18 Jahre alt. Würde ein Großteil dieser nicht Volljährigen nicht geimpft, müssten 100 Prozent der über 18-Jährigen geimpft werden, um noch 76 Prozent Immunität in der Bevölkerung zu erreichen.

Bansal zufolge ist die geografische Struktur der Herdenimmunität ein weiterer wichtiger Punkt, den es zu berücksichtigen gilt: »Keine Gemeinschaft ist eine Insel. Deshalb ist die Landschaft der Immunität, die eine Gemeinschaft umgibt, sehr wichtig.« Covid-19 ist in den Vereinigten Staaten in Clustern aufgetreten, weil die Menschen sich von Ort zu Ort unterschiedlich verhalten haben und die Politik lokal verschiedene Gegenmaßnahmen ergriffen hat. Und auch die Bereitschaft, sich impfen zu lassen, beeinflusst geografische Cluster, fügt Bansal hinzu. Das zeigt zum Beispiel der Widerstand gegen die Masernimpfung in einigen Regionen, in denen die Krankheit dann ein Comeback erlebt hat. Eine geografische Häufung sorgt dafür, dass der Weg zur Herdenimmunität weniger geradlinig verläuft: Wahrscheinlich müssen regelmäßig immer wieder aufflackernde lokale Ausbrüche niedergekämpft werden. Selbst in einem Land mit hohen Impfraten wie beispielsweise Israel bleibt das Potenzial für neue Ausbrüche bestehen, wenn die umliegenden Länder nicht ebenso konsequent sind.

3. Neue Varianten verändern die Rechnung

Immer wieder tauchen zudem neue Varianten von Sars-CoV-2 auf, die möglicherweise übertragbarer und resistenter gegen Impfstoffe sind. »Wir befinden uns in einem Wettlauf mit den neuen Varianten«, sagt Sara Del Valle, Epidemiologin am Los Alamos National Laboratory in New Mexico. Je länger es dauere, die Übertragung des Virus einzudämmen, desto mehr Zeit hätten diese Varianten, sich zu entwickeln und zu verbreiten.

Das Geschehen in Brasilien liefert im Frühjahr 2021 ein besonders tragisches Beispiel für solche Zusammenhänge. Im Magazin »Science« veröffentlichte Forschungsergebnisse legen nahe, dass der Rückgang von Covid-19 in der Stadt Manaus zwischen Mai und Oktober 2020 auf Herdenimmunitätseffekte zurückzuführen sein könnte. Das Gebiet war von der Krankheit stark betroffen, und die Immunologin Ester Sabino von der Universität von São Paulo und ihre Kollegen berechneten, dass bis Juni 2020 mehr als 60 Prozent der Bevölkerung infiziert worden waren.

Einigen Schätzungen zufolge hätte das ausreichen müssen, um die Bevölkerung auf die Schwelle der Herdenimmunität zu bringen, aber im Januar kam es in Manaus zu einem enormen Anstieg der Fälle. Dieser Anstieg erfolgte nach dem Auftreten der neuen Variante P.1. Das deutet darauf hin, dass frühere Infektionen keinen breiten Schutz verliehen haben. »Im Januar wurden 100 Prozent der Fälle in Manaus durch P.1 verursacht«, sagt Sabino. Samuel Scarpino vermutet zwar, dass die Zahl von 60 Prozent eine Überschätzung gewesen sein könnte. Trotzdem, so sagt er: »Sogar bei einem hohen Level an Immunität gibt es ein Wiederaufflackern der Infektionen.«

Improvisierter Friedhof für Corona-Opfer in ManausLaden...
Improvisierter Friedhof für Corona-Opfer in Manaus | Die Metropole am Amazonas zahlte einen hohen Preis für eine Herdenimmunität, die allem Anschein nach nur vorübergehend schützte – wenn überhaupt.

Laut Matt Ferrari gibt noch ein weiteres Problem, mit dem man sich auseinandersetzen muss, wenn die Immunität in einer Population wächst. Höhere Immunitätsraten können einen Selektionsdruck erzeugen, der Varianten begünstigt, die auch geimpfte Menschen infizieren. Eine schnelle und gründliche Impfung kann verhindern, dass eine neue Variante Fuß fasst. Doch auch hier wird eine ungleichmäßige Verteilung der Impfstoffe zum Problem: »Man hat eine gewisse Immunität in der Bevölkerung, zugleich aber noch viele Infizierte, und bleibt dann irgendwo in der Mitte hängen«, sagt Ferrari. Impfstoffe werden fast zwangsläufig einen neuen evolutionären Druck erzeugen, der Varianten hervorbringt.

4. Immunität hält vielleicht nicht ewig an

Berechnungen zur Herdenimmunität berücksichtigen zwei Quellen der individuellen Immunität – Impfstoffe und natürliche Infektionen. Menschen, die sich mit Sars-CoV-2 infiziert haben, scheinen eine gewisse Immunität gegen das Virus zu entwickeln – dennoch bleibt die Frage, wie lange diese anhält, sagt Bansal. Nach allem, was man über andere Coronaviren und Sars-CoV-2 bisher weiß, scheint die infektionsassoziierte Immunität mit der Zeit schwächer zu werden, und das muss bei Berechnungen berücksichtigt werden. »Uns fehlen noch schlüssige Daten zur abnehmenden Immunität, aber wir wissen, dass sie nicht null und nicht 100 ist«, sagt Bansal.

Es wird nicht möglich sein, sämtliche aktuell Infizierten zu zählen, wenn Modellierer berechnen, wie nah eine Population an der Schwelle zur Herdenimmunität ist. Sie müssen zudem berücksichtigen, dass die Impfstoffe nicht zu 100 Prozent wirksam sind. Außerdem kann die Impfstoffproduktion weiter unter Zeitdruck geraten, wenn eine auf einer Infektion basierende Immunität nur ein paar Monate anhält. Auch wie lange die impfstoffbasierte Immunität anhält, muss sich erst zeigen, und ob Auffrischungen im Lauf der Zeit notwendig sind. Von all dem hängt am Ende ab, ob Covid-19 sich zu etwas wie der Grippe entwickelt – und bleiben wird.

5. Impfstoffe könnten das menschliche Verhalten verändern

Bei den derzeitigen Impfraten nähert sich Israel der theoretischen Schwelle zur Herdenimmunität, sagt Aran. Das Problem ist, dass geimpfte Menschen ihr Verhalten ändern. Und das wiederum verändert die Gleichung der Herdenimmunität, die eben unter anderem davon abhängt, wie viele Menschen dem Virus ausgesetzt sind. Aran veranschaulicht dies an einem Rechenbeispiel: »Der Impfstoff wirkt nicht in allen Fällen«, sagt er. Doch angenommen, er böte 90 Prozent Schutz: »Wenn Sie vor der Impfung höchstens eine Person getroffen haben und jetzt mit der Impfung zehn Personen treffen, kommt das auf das Gleiche raus.«

Die größte Herausforderung bei der Modellierung von Covid-19 sind die soziologischen Komponenten, sagt Meyers. »Alles, was wir bisher über menschliches Verhalten wussten, wird nun über den Haufen geworfen, denn wir leben in einer noch nie da gewesenen Zeit und verhalten uns auf eine noch nie da gewesene Weise.« Meyers und andere versuchen, ihre Modelle in Echtzeit anzupassen, um Verhaltensänderungen wie das Tragen von Masken und »social distancing« zu berücksichtigen.

Nichtpharmazeutische Interventionen werden weiterhin eine entscheidende Rolle spielen, um die Zahl der Fälle niedrig zu halten, sagt Del Valle. Es gehe darum, den Übertragungsweg zu unterbrechen. Die Einschränkung sozialer Kontakte und die Beibehaltung von Schutzverhalten wie das Tragen von Masken können nach ihrer Überzeugung dazu beitragen, die Ausbreitung neuer Varianten einzudämmen, während die Impfstoffe eingeführt werden.

»Alles, was wir bisher über menschliches Verhalten wussten, wird nun über den Haufen geworfen, denn wir leben in einer noch nie da gewesenen Zeit und verhalten uns auf eine noch nie da gewesene Weise«(Epidemiologin Lauren Ancel Meyer)

Aber es wird schwer sein, die Menschen davon abzuhalten, zu ihrem Verhalten vor der Pandemie zurückzukehren. Die Regierungen von Texas und einigen anderen US-Bundesstaaten heben bereits die Maskenpflicht auf, obwohl ein beträchtlicher Teil der Bevölkerung weiterhin ungeschützt ist. Es ist frustrierend zu sehen, dass die Menschen ihr Schutzverhalten jetzt aufgeben, sagt Scarpino, denn die Fortführung von Maßnahmen, die zu funktionieren scheinen, wie beispielsweise die Einschränkung von Versammlungen in geschlossenen Räumen, könnte einen großen Beitrag zum Ende der Pandemie leisten. Der Schwellenwert für die Herdenimmunität ist »kein ›Wir-sind-sicher‹-Schwellenwert, sondern ein ›Wir-sind-sicherer‹-Schwellenwert«, sagt Scarpino. Und selbst jenseits des Schwellenwerts wird es immer noch vereinzelte Ausbrüche geben.

Um die additiven Effekte von Verhalten und Immunität zu verstehen, sollte man einen Blick auf die diesmal ungewöhnlich milde Grippesaison werfen. »Die Grippe ist wahrscheinlich nicht weniger übertragbar als Covid-19«, sagt Scarpino. Mit ziemlicher Sicherheit spielten drei Faktoren eine Rolle, warum die Grippe in diesem Jahr nicht aufgetaucht ist: »Typischerweise sind etwa 30 Prozent der Bevölkerung immun, weil sie in den Vorjahren infiziert wurden. Dazu kommen Grippeimpfungen, die vielleicht weitere 30 Prozent abdecken. Wir kommen so wahrscheinlich auf eine Immunität von etwa 60 Prozent.« Wenn man dazu aber noch das Tragen von Masken und »social distancing« hinzufügt, »schafft es die Grippe einfach nicht mehr«, sagt Scarpino. Diese Überschlagsrechnung macht deutlich, wie sehr Verhaltensänderungen die Gleichung beeinflussen – und warum mehr Menschen geimpft werden müssten, um eine Herdenimmunität zu erreichen, wenn die Menschen zum Beispiel »social distancing« nicht länger praktizieren.

Wenn wir es schaffen, die Übertragung zu stoppen, könnten wir zur Normalität zurückkehren. Ein anderer Weg könnte darin bestehen, schwere Krankheiten und Todesfälle zu verhindern, sagt Stefan Flasche, ein Impfstoff-Epidemiologe an der London School of Hygiene & Tropical Medicine: Angesichts dessen, was bisher über Covid-19 bekannt sei, »wird das Erreichen einer Herdenimmunität durch Impfstoffe allein eher unwahrscheinlich sein«.

Es sei Zeit für realistischere Herangehensweisen. Der Impfstoff ist »eine absolut erstaunliche Entwicklung«. Trotzdem kann er die Ausbreitung wahrscheinlich nicht komplett stoppen. Wir sollten uns also Gedanken darüber machen, wie wir mit dem Virus leben können, sagt Flasche. Diese Aussicht klinge vielleicht düsterer, als sie wirklich ist, meint der Epidemiologe. Denn auch ohne Herdenimmunität scheint es zu gelingen, die Zahl der Krankenhausaufenthalte und Todesfälle zu reduzieren, wenn wir gefährdete Personen impfen. Die Krankheit wird dann vielleicht nicht so bald verschwinden – ihre Bedeutung wird aber wahrscheinlich schrumpfen.

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