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Zoonosen: Wie Tier-Impfungen Pandemien verhindern sollen

Neue Seuchen wie Covid-19 stammen oft aus Wildtieren. Impft man diese gegen potenziell gefährliche Erreger, könnte man so neue Seuchen von vornherein verhindern. Doch wie impft man Wildtiere? Ein neues Konzept, bei dem sich die Impfstoffe von selbst verbreiten, soll das knifflige Problem lösen.
Ein Naturschützer hält eine kleine Fledermaus an ihren ausgestreckten Flügeln in die Kamera.Laden...

Woher das Virus Sars-CoV-2 stammt, von einer Fledermaus oder vielleicht einem Schuppentier, ist noch nicht abschließend geklärt. In einem sind sich Forscher aber schon jetzt einig: Das neue Coronavirus ist nur das aktuelle Beispiel für die Bedrohung durch Krankheitserreger aus der Tierwelt. Diese zoonotischen Viren, zu denen HIV ebenso gehört wie das Ebola- und das Nipah-Virus oder die Vogelgrippe, haben immer wieder Wege gefunden, auf den Menschen überzuspringen. So fand das Pandemie-Frühwarnsystem PREDICT der US-Agentur für Internationale Entwicklung (U.S. Agency for International Development) in Wildtieren in den Jahren zwischen 2009 und 2019 mehr als 1000 neue Viren mit dem Potenzial, auf den Menschen überzuspringen. Da wird Covid-19 sicher nicht die letzte Pandemie bleiben.

Was aber wäre, wenn wir die nächste Pandemie verhindern könnten, indem wir ein Virus daran hindern, auf uns überzuspringen? Wenn wir die Ausbreitung eines zoonotischen Erregers also schon im Wildtier stoppen könnten? Einige Wissenschaftler glauben, dass bestimmte Impfstoffe, die sich von selbst durch eine Wildpopulation verbreiten, diese Vision verwirklichen könnten.

Die Idee »selbstverbreitender« Impfstoffe mäandert seit Jahrzehnten durch epidemiologische Fachkreise, hauptsächlich als mögliches Instrument zum Schutz der Gesundheit von Wildtieren. Nun haben zwei Biologen von der University of Idaho vorschlagen, diesen Ansatz auf zoonotische Pandemien anzuwenden. In ihrem Artikel im Fachmagazin »Nature Ecology & Evolution« unterfüttern der mathematische Biologe Scott Nuismer und der Evolutionsbiologe James Bull die Idee mit Erkenntnissen aus eigenen Modellen und anderen experimentellen Arbeiten. Zusammen deuten sie darauf hin, dass solche selbstverbreitenden Impfstoffe sicher und praktikabel im Kampf gegen Pandemien sind. Der Ansatz müsste zwar noch ein paar Hürden nehmen, bevor er in die Praxis umgesetzt werden kann. Doch schon jetzt zeigen sich andere Forscher fasziniert von seinem Potenzial.

Übertragbare Impfstoffe

Tiere zum Schutz ihrer eigenen Gesundheit und der des Menschen zu impfen, ist vor allem in der Landwirtschaft verbreitet. Eine Wildpopulation zu impfen, ist dagegen »superschwierig«, sagt Nuismer. Denn Wildtiere wie Fledermäuse, Füchse, Waschbären, Wildschweine und andere, die potenziell zoonotische Erreger in sich tragen, neigen dazu, an abgelegenen Orten zu leben. Es wäre daher gar nicht so leicht, genügend von ihnen zu impfen, um eine richtige Herdenimmunität zu erzeugen. Zwar haben Forscher erfolgreich Köderimpfstoffe zur Bekämpfung von Tollwut bei Füchsen eingesetzt, unter anderem in Westeuropa, und bei Waschbären in den Vereinigten Staaten. Doch die dabei eingesetzten Impfstoffe schützen immer nur jene Tiere, die sie auch fressen. Außerdem verschmähen andere Tierarten, etwa Fledermäuse, jegliche Köder.

Forscher haben deswegen vorgeschlagen, selbstausbreitende Impfstoffe zu entwickeln, um diese Einschränkungen zu überwinden. Solche Impfungen könnten sich dann auf natürliche Weise in Wildpopulationen verbreiten. Nuismer und Bull behandeln zwei mögliche Ansätze dieser Art: übertragbare und ansteckende Impfstoffe.

Ein übertragbarer Impfstoff könnte etwa als Paste auf das Fell einer Fledermaus gestrichen werden. Nach der Rückkehr des Tieres in seine Kolonie würde der Impfstoff dann bei der gegenseitigen Fellpflege auch von anderen Fledermäusen aufgenommen. Die Verbreitung des Impfstoffs wäre so zwar begrenzt. Doch die Modelle von Nuismer und Bull legen nahe, dass man so ein Immunisierungsniveau erreichen kann, das vielleicht hoch genug ist, um Krankheitserreger innerhalb von Wildpopulationen auszurotten.

Daniel Streicker, Krankheitsökologe von der University of Glasgow, hat die Effektivität einer solchen Strategie bereits in der Praxis demonstriert. Im Jahr 2017 reiste er mit seinem Team nach Peru, um dort übertragbare Impfstoffe an Vampirfledermäusen zur Bekämpfung der Tollwut zu testen. In Südamerika sterben viele Menschen an der Tollwut. Aber auch dort, wo nur wenige Menschen an Tollwut erkranken, könne der Verlust von ein oder zwei Rindern, die sich ebenfalls anstecken können, für eine Familie verheerend sein, betont Streicker.

Für ihr Experiment lokalisierten Streicker und sein Team drei Fledermauskolonien von jeweils mindestens 200 Fledermäusen. Dann beschmierten sie 20 bis 60 der Tiere aus jeder Kolonie mit einem Gel, das einen Biomarker enthielt. Einmal durch gegenseitiges Abschlecken in die Blutbahn aufgenommen, bewirkte der Marker, dass die Haare der Tiere zu fluoreszieren begannen. Einige Tage nach dem Einschmieren beobachteten die Forscher, dass in zwei der Kolonien mindestens 84 Prozent der Fledermäuse fluoreszierten. Das ist ein klarer Hinweis darauf, dass ein derart angewandter übertragbarer Impfstoff genügend Tiere immunisieren kann, um die Häufigkeit, Größe und Dauer von Tollwutausbrüchen zu mindern.

»Übertragbare Impfstoffe könnten ein Problem lösen, für das wir bisher keine Lösung hatten«(Michael Jarvis)

Steht das nötige Geld zur Verfügung, könnten übertragbare Impfstoffe schon in naher Zukunft eingesetzt werden, glaubt Nuismer. »Das wäre definitiv möglich.« Abgesehen von der Pandemievorbeugung könnte das auch eine humanere Kontrolle der Tollwut ermöglichen — in Südamerika war bislang die Keulung von Fledermäusen die effektivste Methode, um die Krankheit in Schach zu halten.

Ansteckende Impfstoffe

Die zweite Art selbstverbreitender Immunität könnten »ansteckende Impfstoffe« ermöglichen. In diesem Fall besteht der Impfstoff aus einem modifizierten Lebendvirus, der eine milde Form einer Krankheit hervorruft und verbreitet. Schon wenige geimpfte Tiere könnten so eine verbreitete Immunität hervorrufen. Der Ansatz wäre also ideal für große Wildtierpopulationen. Nuismer, Bull und andere Forscher geben aber zu bedenken, das sich ein schlecht konzipiertes Lebendvirus nach der Freisetzung weiterentwickeln und dabei wieder zu einem Krankheitserreger werden könnte — das genaue Gegenteil von dem, was man mit einer Impfung erreichen will.

Aus diesem Grund könnten so genannte rekombinante Impfstoffe, bei denen ein harmloses Virus ein Gen des Krankheitserregers trägt, eine viel versprechende Alternative sein: Geht das künstlich eingefügte Gen durch natürliche Selektion verloren, bleibt schließlich nur der harmlose Vektor übrig. »Die Modellierung legt nahe, dass dieser Ansatz sehr gut funktionieren könnte«, sagt Nuismer.

Zumindest eine Feldstudie zeigt, dass ansteckende Impfstoffe sicher und wirksam Krankheiten bei Wildtieren ausrotten könnten. Bereits in den 1990er Jahren entwickelte ein Team um José Manuel Sánchez-Vizcaíno, damals Tierarzt am Forschungszentrum für Tiergesundheit in Madrid, einen rekombinanten Lebendimpfstoff zum Schutz von Kaninchen vor einem tödlichen hämorrhagischen Fieber. Bei einem Test auf einer kleinen Insel vor der Küste Spaniens schien sich der Impfstoff bei mehr als der Hälfte der lokalen Kaninchenpopulation auszubreiten. Trotz dieses offensichtlichen Erfolgs blieben weitere Feldstudien aus: Laut Sánchez-Vizcaíno erschien der übertragbare Impfstoff den Pharmaunternehmen zu unrentabel, um Interesse zu wecken. Mit den heutigen Methoden der Molekularbiologie könnten Forscher wie Sánchez-Vizcaíno Impfstoffe sogar derart fein abstimmen, dass sie eine vorbestimmte Lebensdauer haben. Das könnte Bedenken hinsichtlich unerwünschter Mutationen oder fortschreitender Evolution ausräumen. So arbeitet Sánchez-Vizcaíno heute an einem rekombinanten viralen Impfstoff gegen die afrikanische Schweinepest, der sich nur wenige Stunden oder Tage lang verbreiten würde.

Wir müssen aufhören, nur zu reagieren

»Übertragbare Impfstoffe könnten ein Problem lösen, für das wir bisher keine Lösung hatten«, sagt Michael Jarvis, Virologe an der University of Plymouth. Dort leitet er eine Gruppe, die Impfstoffe gegen Ebola und Tuberkulose mit Zytomegalieviren entwickelt. Als Vektoren bieten diese Viren eine große Flexibilität. Zum Beispiel sind die meisten Zytomegalieviren nicht krankheitserregend für den Menschen; jeder Stamm hat sich so entwickelt, dass er nur eine Spezies infiziert. Damit ist das Risiko, dass ein Zytomegalievirus-Impfstoff zwischen verschiedenen Tierarten springt, sehr gering. Sicherheit und ökologische Bedenken hätten dennoch Vorrang, sagt Jarvis. »Wenn man es mit einem Organismus zu tun hat, den man womöglich freisetzen will, muss man klar auf der sicheren Seite bleiben.«

Vor dem breiten Einsatz müssten Forscher auch die Möglichkeiten einer Verbreitung von Impfstoffen bei verschiedenen Tierarten besser verstehen, insbesondere bei Tieren, die weniger gesellig sind als Fledermäuse. Um sinnvolle Angriffspunkte zu identifizieren, brauchen Epidemiologen dabei womöglich mehr und bessere Daten darüber, welche Tierkrankheiten auf dem Vormarsch sind und welche davon das größte Potenzial für ein Übergreifen auf den Menschen mitbringen. Doch die Finanzierung des PREDICT-Programms lief im Jahr 2019 aus, und die Trump-Regierung beendete das Programm vorzeitig im März 2020, obwohl eine sechsmonatige Verlängerung bereits gewährt worden war, um die tierische Herkunft von Sars-CoV-2 zu ergründen.

Für Maria Elena Bottazzi, Impfstoffforscherin am Texas Children's Hospital und am Baylor College of Medicine, »ist das Konzept der selbstausbreitenden Impfstoffe zur Verhinderung von ›spillovers‹ definitiv faszinierend«. Die Bemühungen könnten auch dazu beitragen, den Zusammenhang zwischen der Gesundheit von Menschen, Tieren, Pflanzen und der Umwelt als Ganzes aufzuzeigen, sagt Bottazzi, die aktuell am Wettlauf zur Herstellung eines Covid-19-Impfstoffs teilnimmt. »Wir müssen aufhören, nur zu reagieren.«

Das sieht auch Streicker so. »Wirtschaftlich betrachtet wäre es ein Kinderspiel.« Regierungen und Philanthropen auf der ganzen Welt hätten Milliarden in die Suche nach Heilmitteln und Impfstoffen für Covid-19 gesteckt. »Stellen Sie sich vor, wir würden nur einen winzigen Bruchteil davon in neue Strategien zur Prävention investieren«, sagt er. »Dann könnten wir wirklich große Fortschritte machen.«

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