COVID und Impfung 45. Nephrologisches Seminar: R. Bartenschlager Heidelberg - Nephrologisches Seminar Heidelberg

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COVID und Impfung 45. Nephrologisches Seminar: R. Bartenschlager Heidelberg - Nephrologisches Seminar Heidelberg
45. Nephrologisches Seminar:
 COVID und Impfung

       R. Bartenschlager
           Heidelberg

                           Nephrologisches Seminar | Heidelberg | 11. März 2021
COVID und Impfung 45. Nephrologisches Seminar: R. Bartenschlager Heidelberg - Nephrologisches Seminar Heidelberg
Agenda

• Grundlagen zu SARS‐CoV‐2/COVID‐19
• SARS‐CoV‐2 und die Niere
• SARS‐CoV‐2 Immunantwort
• Impfstoffarten: Vor‐ und Nachteile
• SARS‐CoV‐2 Impfstoffe (mRNA, Vektor)
• SARS‐CoV‐2 Varianten: Einfluss auf Impfung und Therapie
• Blick in die Zukunft

                                         Nephrologisches Seminar | Heidelberg | 11. März 2021
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SARS‐CoV‐2: Basisdaten

                                                   Erkrankung: COVID‐19
Familie: Coronavirdae
                                                   Symptome (RKI):
Genom: Einzel‐Strang RNA
                                                            ‐ Husten (40%)
        ~30.000 Nte; 14 Gene
                                                            ‐ Schnupfen (28%)
Größe: 80‐140 nm
                                                            ‐ Fieber (27%)
Morphologie: umhülltes Virus
                                                            ‐ Störung Geruchs‐/ Geschmacksinn (22%)
Mutationsrate:   10‐6 pro   Nt. pro Zyklus
                                                            ‐ Pneumonie 1%
Dauer Replikationszyklus: ~10h
                                                   Hospitalisierungsrate: ~ 10%
Inkubationsdauer: 5‐6 Tage
                                                   Risikofaktoren für schweren Verlauf:
Übertragung: hauptsächlich Aerosole/ Tröpfen
                                                            Alter, Geschlecht, Vorerkrankungen …

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SARS‐CoV‐2: Verbreitung

                   Verbreitung SARS‐CoV‐2 (Stand 03.03.2021)

                   Weltweit:
                           114.832.691 Infektionen
                             2.551.075Todesfälle

                   Deutschland:
                               2.464.799 Infektionen
                                   70.926 Todesfälle

                   Baden‐Württemberg:
                               318.505 Infektionen
                                 8.148 Todesfälle
                                13.333 aktive Infektionen

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Aufbau SARS‐CoV‐2 Partikel
                                                                              Spikeproteine
                                              Rezeptorbindestelle

                                             Lipidmembran
Kryo‐Elektronenmikroskopie

                                                                               Ke et al., Nature 2020
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Lebenszyklus von SARS‐CoV‐2

                                                                                                                            • virales Oberflächenprotein
                                                                                                                              bindet an den humanen
                                                                                                                              Rezeptor ACE2; Kofaktoren:
                                                                                                                              Proteasen, die das
                                     ACE2                                                                                     Oberflächen-protein spalten
                                                                                                                              (Furin, TMPRSS-2, Cathepsine)

                                                                                                                            • virales Genom wird freigesetzt

                                                                                                                            • induziert massive Umbau der
                                                                                                                              Zelle, um eigene Replikations-
                                                                                                                              fabriken aufzubauen

                                                                                                                            • neue SARS-CoV-2 Viren
                                                                                                                              werden als Vesikel aus der
                                                                                                                              Zelle ausgeschleusst

      Vermehrungsfabriken
https://www.alphagalileo.org/en-gb/Item-Display/ItemId/191229?returnurl=https://www.alphagalileo.org/en-gb/Item-Display/ItemId/191229

                                                                                                         Nephrologisches Seminar | Heidelberg | 11. März 2021
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SARS‐CoV‐2 induzierte Membrankompartimente

Reife Viren

                                                   Vermehrungsfabriken
  Unreife Viren
                                            Cortese et al., Cell Host & Microbe 2020
                                    Nephrologisches Seminar | Heidelberg | 11. März 2021
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Krankheitsverlauf SARS‐CoV‐2 Infektion

                                                                                                    aus Hu et al., 2020

•   Frauen und Männer etwa gleich häufig getroffen; Männer erkranken oft schwerer
•   Häufigste Symptome: Husten, Fieber, Schnupfen sowie Geruchs‐ und Geschmacksverlust
•   Krankheitsverlauf variiert in Symptomatik und Schwere; symptomlose Infektionen ‐> schwere Pneumonien mit
    Lungenversagen und Tod
•   Insgesamt sind 2,6% aller Personen, für die bestätigte SARS‐CoV‐2‐Infektionen in Deutschland übermittelt wurden, im
    Zusammenhang mit einer COVID‐19‐Erkrankung verstorben
                                                                                                                          Quelle: RKI
                                                                          Nephrologisches Seminar | Heidelberg | 11. März 2021
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Pathogenese SARS‐CoV‐2

                                              aus Harrison et al., 2020

                 Nephrologisches Seminar | Heidelberg | 11. März 2021
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Defekte Interferon Antwort: Risikofaktor für COVID‐19

                                                   •   ~10% lebensbedrohliche Verläufe assoziiert
                                                       mit Auto‐Antikörpern gegen IFN

                                                   •   ~die Hälfte älter 65 Jahre

                                                   •   95/101 männlich

                                                   •   ~3.5% lebensbedrohliche Verläufe assoziiert
                                                       mit Mutationen in Genen der angeborenen
                                                       Immunantwort (Zhang et al., Science 2020)

Bastard et al., Science 2020
                                                        Nephrologisches Seminar | Heidelberg | 11. März 2021
Pathogenese COVID‐19: Direkte und indirekte Effekte

Virale Zytopathogenität                 ‐6   ‐5   ‐4   ‐3    ‐2    ‐1

    •   Umprogrammierung der Zelle
    •   Induktion von Zelltod

Unbalancierte Immunantwort
    •   Entzündungsbetonte Zytokinantwort
    •   Inadäquate Aktivierung der angeborenen Immunantwort
    •   Eher schwache Aktivierung der humoralen Immunantwort
    •   T Zell Erschöpfung/Depletion bei schweren Verlaufsformen
                                                                                Schulte‐Schrepping et al., Cell 2020

                                                            Nephrologisches Seminar | Heidelberg | 11. März 2021
SARS‐CoV‐2: Auswirkungen auf die Nieren

                                                                                                                       Nierensymptomatik bei hospitalisierten
                                                                                                                       COVID‐19 Patienten

                 SARS-CoV-2 Infektion                  Entzündungsreaktionen;            Mechanische Schädigungen      •   20% der COVID‐19 Intensivpatienten
                                                            Zytokinsturm
                                                                                                                           mit akutem Nierenversagen
                                                                                                                           dialysepflichtig (Zhou et al., 2020)

                                                                                                                       •   akutes Nierenversagen bei 36,6%
                                                                                                                           behandelter Patienten in New York;
                                                                                                                           davon 14,3% Nierenersatztherapie
      Infektion von proximalen Tubulusepithelien,                     Störung Hämodynamik des Blut
   parietalen Epithelzellen und teils auch Podozyten                                                                       erforderlich (Hirsch et al., 2020)
                 (ACE 2 exprimierend)
                                                                                Nierenschädigung
                  direkter zytopathischer
                  Effekt auf Nierenzellen                                                                              •   27% der beatmungspflichtigen
                                                                                                                           COVID‐19‐Patienten während des
                                                                                                                           Krankenhausaufenthalts dialyse‐
                                                akutes Nierenversagen
                                                                                                                           pflichtig (Karagiannidis et al., 2020)

adaptiert nach Vijayan et al., 2020
                                                                                                                    Nephrologisches Seminar | Heidelberg | 11. März 2021
SARS‐CoV‐2: Risikofaktoren ‐ Hospitalisierung

                             RKI – Epidemiologisches Bulletin Nr. 5 2021
                         Nephrologisches Seminar | Heidelberg | 11. März 2021
SARS‐CoV‐2: Risikofaktoren ‐ Mortalität

                             RKI – Epidemiologisches Bulletin Nr. 5 2021
                         Nephrologisches Seminar | Heidelberg | 11. März 2021
SARS‐CoV‐2: Replikation in der Niere

                                                          Shaza Khan et al. 2020

                         Nephrologisches Seminar | Heidelberg | 11. März 2021
SARS‐CoV‐2: Replikation in der Niere

Farkash et al., 2020                              Cortese et al., CHM 2020

                                                Nephrologisches Seminar | Heidelberg | 11. März 2021
SARS‐CoV‐2: Replikation in der Niere

              Isolation of SARS‐CoV‐2 from an autopsied kidney
                            replicates in Vero cells

                                                                     Braun et al., 2020

                               Nephrologisches Seminar | Heidelberg | 11. März 2021
SARS‐CoV‐2: Replikation in der Niere

• SARS‐CoV‐2 Replikation vermutlich
  auch in der Niere

• Beitrag zur Pathogenese durch
  direkten ZPE?

                                                                                     Puelles, et al., 2020

                                                Nephrologisches Seminar | Heidelberg | 11. März 2021
Immunantwort gegen SARS‐CoV‐2
                                                                      Erworbene Immunität
Angeborene Immunität                            Neutralisierende
                                                  Antikörper
                                                                      Erkennung von
                                                                         S‐Protein

                                                                        B‐Zelle

                Viruserkennung (RNA, Protein)                                                   CD4+ T‐Zelle
                 angeb. Immunantwort

                        Lyse
                 infizierter Zellen

                                                                   CD8+ T‐Zelle

                                                                                           adaptiert nach Poland et al., Lancet 2020
                                                                              Nephrologisches Seminar | Heidelberg | 11. März 2021
Dauer der Immunantwort gegen SARS‐CoV‐2

                                                            Dan et al., 2021

                        Nephrologisches Seminar | Heidelberg | 11. März 2021
Dauer Immunschutzes nach (Erkältungs)Coronavirus Infektion

Dauer Immunschutz nach Coronavirus‐Infektion bei 10 Personen – saisonale Coronaviren

                                                                          Edrige et al., Nature Medicine 26, 2020
                                                       Nephrologisches Seminar | Heidelberg | 11. März 2021
Impfstoffarten
                                                            Gene des Virus (z.B. S‐Gen)
                     Virus

Lebendimpfstoff                           Totimpfstoffe               Vektorimpfstoffe           mRNA Impfstoff

Attenuiertes Virus           inaktiviertes Virus    virale Komponenten   Vektorvakzine         DNA/mRNA Vakzin

                                                                    Nephrologisches Seminar | Heidelberg | 11. März 2021
Impfstoffarten: Vor‐ und Nachteile
Impfstoffart      Funktionsweise                   Vorteil                    Nachteil                    Beispiel

Lebendimpfstoff   Vermehrungsfähige Erreger        langanhaltender            Impfung kann ähnliche       Masern, Mumps, Röteln
                  ohne krankmachende               Impfschutz                 Symptome wie Infektion
                  Eigenschaften (attenuiert)                                  hervorrufen

Totimpfstoff      Nicht vermehrungsfähige          Geringere                  Impfschutz muss             Hepatitis A Virus, FSME
                  Erreger oder deren               Nebenwirkungen im Vgl.     regelmäßig aufgefrischt     (Erreger, inaktiviert),
                  Bestandteile                     zu Lebendimpfstoffen       werden                      Influenza (Teilprotein)

Vektorimpfstoff   Für den Menschen                 klassische                 Anti‐Vektor‐Immunität (z.   Ebola (VSV), Dengue (YFV)
                  ungefährliche nicht              Plattformtechnologie,      B. Adenovirus)
                  vermehrungsfähige Viren, die     Produktion authentischer
                  Erbinformation für Antigen       viraler Antigene
                  tragen

mRNA Impfstoff    Information zur Produktion des   schnelle, flexible und     Dauer des Impfschutzes      Tollwut (in klin. Testung),
                  Antigens wird als mRNA in        verhältnismäßig günstige   und Art der Impfwirkung     SARS‐CoV‐2
                  Zellen des Muskelgewebes         Produktion; intrinsische   noch unbekannt
                  übertragen (i.m.)                Adjuvanseigenschaften

                                                                              Nephrologisches Seminar | Heidelberg | 11. März 2021
Wirkungsweise Immunisierung
                  Angeborene      Immunität
                   angeborenes Immunsystem                        Erworbene    Immunität
                                                                        adaptives Immunsystem

                                 DC
                                 DC                                                         T‐Zellen
                                                                                               CTL

Vakzininjektion                 Antigen

                                                                                          Plasmazelle
                                                                                           B‐Zelle

                                Makrophage                   Lymphknoten           Gedächtnis B – und T Zelle

                                          Aktivierung
                                           Aktivierungund
                                                       und   Präsentation
                                                              Präsentationund
                                                                            und      klonale Expansion und
                     Aufnahme
                                             Migration
                                               Migration        Aktivierung
                                                                 Aktivierung      immunologisches Gedächtnis

                                                                                                                adaptiert nach Jiskoot et al., 2019

                                                                           Nephrologisches Seminar | Heidelberg | 11. März 2021
Wahl des Antigens: SARS‐CoV‐2 S‐Protein

                                                                         Bindestelle Rezeptor

    S Protein (exponiert an Virusoberfläche;
    Ziel für neutralisierende Antikörper)

     starke zelluläre und humorale
    Immunantworten in Mausmodellen und
    in klinischen Studien bei SARS‐CoV‐1

                                                        Stabilisierung      Schneller Übergang
                                       durch Einbau von Mutationen;
                                         Deletion der Furinspaltstelle           irreversibel

angepasst von Ke et al., Nature 2020
                                                                         Nephrologisches Seminar | Heidelberg | 11. März 2021
Aufbau mRNA Vakzin: Prinzip

CDS: Pre‐Fusionsstatus S‐Protein

                                                         3‘ Poly‐A‐tail: Translation, Schutz vor
                                                         Abbau
     UTR: Nicht‐translatierte Bereiche;
     Translationseffizienz

                                          CDS: kodierender Bereich = Antigen von Interesse
5‘ CAP‐Struktur:                          Sequenzen können Codon‐optimiert werden  Verbesserung
Proteinsynthese,                          Expression;
Signal angeborene Immunantwort            Nt können modifiziert sein (m1ΨTP)  erhöht
                                          Antigenproduktion in Zielzelle und Stabilität

                                                                                             adaptiert nach Jackson et al., 2020

                                                         Nephrologisches Seminar | Heidelberg | 11. März 2021
Produktion mRNA Vakzin: Prinzip

Herstellung template DNA = Plasmid‐DNA,          Vermehrung, Aufreinigung
                                                                                Linearisierung DNA     In vitro Transkription mRNA
            Kodiert S‐Protein                         Plasmid‐DNA

          Aufreinigung mRNA               Aufbau Lipid‐Nanopartikel   Sterile Filtration, Abfüllung   Proben werden schockgefroren
                                                 mit mRNA

                                                                                                         https://www.pfizer.de/covid‐19‐spezial

                                                                                    Nephrologisches Seminar | Heidelberg | 11. März 2021
Aufbau und Impfschema mRNA Vakzine: Vergleich
          BNT162b2 mRNA Covid-19 Vakzin                   mRNA-1273 SARS-CoV-2 Vakzin
                (BioNTech/ Pfizer)                             (Moderna); 100µg

•   Antigen: S‐Protein, „prefusion“ Status ( 2   •   Antigen: S‐Protein, „prefusion“ Status ( 2
    Mutationen in Furin Spaltstelle)                 Mutationen in Furin Spaltstelle), Kodon‐optimiert
•   m1ΨTP anstelle Uridin                        •   als LNP intramuskulär injiziert
•   als LNP intramuskulär injiziert              •   Impfschema: 2 Dosen zu 100µg im Abstand von
•   Impfschema: 2 Dosen zu 30µg im Abstand von       28 Tagen
    mind. 21 Tagen

                                                           Nephrologisches Seminar | Heidelberg | 11. März 2021
B‐Zell Antwort nach BNT162b2 Vakzinierung
Nicht-randomisierte, offenen Phase 1/2-Studie an gesunden Erwachsenen im Alter von 19-55 Jahren nach BNT162b2-
                               Prime/Boost-Impfung in Dosierungen von 1 bis 30 μg

                                                                                                  aus Sahin et al., 2020

                                                                     Nephrologisches Seminar | Heidelberg | 11. März 2021
T‐Zell Antwort nach BNT162b2 Vakzinierung
Nicht-randomisierte, offenen Phase 1/2-Studie an gesunden Erwachsenen im Alter von 19-55 Jahren nach BNT162b2-
                               Prime/Boost-Impfung in Dosierungen von 1 bis 30 μg

                                                •   CD4+ und CD8+ Zellmessung an Tag 1 (vor Impfung) und Tag 29 (7
                                                    Tage nach 2. Vakzinierung)

                                                •   Bei den meisten Teilnehmern S‐spezifische CD8+ und TH1 CD4+ T‐
                                                    Zellen nachweisbar mit hoher IFN‐γ Produktion

                                                •   Polyepitopische CD4+ T‐Zell‐Antworten

                                                •   Mehrheitlich starke, polyepitopische und S‐spezifische CD4+ und
                                                    CD8+ T‐Zell‐Antworten wurden bei 34/ 37

                                                •   Stärke der Reaktion vergleichbar mit individuellen
                                                    Gedächtnisreaktionen gegen CMV, EBV, FLUAV

                                                                                                  aus Sahin et al., 2020

                                                                     Nephrologisches Seminar | Heidelberg | 11. März 2021
Ergebnisse mRNA Vakzine Phase‐3‐Studien
                                                  BNT162b2 mRNA Covid-19 Vakzin
                                                      (BioNTech/ Pfizer); 30µg
• ~40.000 Personen (Placebo/Impfstoff)
   ‐> FDA: Mindestens 50% Schutz
• Effizienz: 94.8 (89.8–97.6) Verhinderung
  symptomatischer Fälle
• Kein schwerer Verlauf bei Geimpften!
• Auch bei Personen über 65 Jahre (bei über 75‐
  jährigen zu wenige Teilnehmer)
• Auch bei Personen mit Adipositas, Diabetes,
  Bluthochdruck, chronisch‐obstruktiven
  Lungenerkrankungen oder Herz‐Kreislauf‐
  Erkrankungen
• Nebenwirkungen: Müdigkeit, Kopfschmerzen,
  Muskelschmerzen, Schüttelfrost,
  Gelenkschmerzen und Fieber; stärker nach 2.
  Impfung
• Nachteil: Tiefkühlkette, kurze Haltbarkeit
                                                                                  aus Polack et al., 2020

                                                     Nephrologisches Seminar | Heidelberg | 11. März 2021
Ergebnisse mRNA Vakzine Phase‐3‐Studien
     mRNA-1273 SARS-CoV-2 Vakzin; (Moderna); 100µg

                                                                             aus Baden et al., 2020

                                            Nephrologisches Seminar | Heidelberg | 11. März 2021
Ergebnisse mRNA Vakzin Wirkung in „Real Life“
                        Studiengruppe Israel:
         Größe der Studiengruppen: je 596.618 Personen
                  Personen mit Risikofaktoren für:
                ‐ Krebs (jeweils ca. 11.600 Personen)
   ‐ chronische Nierenerkrankung (jeweils ca. 40.500 Personen)
           ‐ Übergewicht (jeweils ca. 100.500 Personen)
           ‐ Diabetes Typ II (jeweils ca. 66.000 Personen)

                                                                                    Dagan et al., 2021

                                              Nephrologisches Seminar | Heidelberg | 11. März 2021
Ergebnisse mRNA Vakzin Wirkung in Großbritannien

     Studiengruppen: medizinisches Personal
        Größe der Studiengruppe: 23.324
           Dominate Variante: B.1.1.7

                                                                          Hall et al., 2021

                                   Nephrologisches Seminar | Heidelberg | 11. März 2021
Aufbau Adenovirus basierte Vektorimpfstoffe: Prinzip

Herausforderung:
Adenoviren sind weit verbreitet  Immunität gegen
den Vektor

Lösung:
 Nutzung der verschiedenen Subtypen

Adenovirus als Genfähre:
        ‐ humaner Adenovirus 5 (hAd5)
        ‐ humaner Adenovirus 26 (hAd26)
        ‐ Schimpansen Adenovirus (Ch Ad)                Oberflächenprotein SARS-CoV-2
                                                        ChAdOx1 (AstraZeneca) – Wildtyp
                                                    AD26.CoV2.S (J&J) – stabilisiertes S-Protein

                                                                    adaptiiert nach „Gelbe Liste“ – Unterschiede der Corona‐Impfstoffe

                                                             Nephrologisches Seminar | Heidelberg | 11. März 2021
Produktion Adenovirus basierte Vektorimpfstoffe: Prinzip

               Produktion                              Aufreinigungsprozess
Baktieren

                                                                                   Vellinga et al., 2014
                                                 Nephrologisches Seminar | Heidelberg | 11. März 2021
Zwischenergebnis Sputnik Vakzin Phase‐3‐Studie nach Gabe 1. Dosis

                                                Zwei Impfvektoren:
                                                    1. rAD26‐S
                                                    2. rAd5‐S

                                                Impfdosis: 1x1011 Viruspartikel

                                                                Logunov et al., Lancet 2021

                                       Nephrologisches Seminar | Heidelberg | 11. März 2021
Ergebnisse ChAdOx1 nCoV‐19 Vakzin Phase‐3‐Studie
                         Impfvektoren: 2xChAd=x1
   Impfdosis: (SD)   5x1010Viruspartikel und (LD) 2,5x1010 Viruspartikel

                                                                            from Voysey et al., 2021a, Voysey et al., 2021b

                                                    Nephrologisches Seminar | Heidelberg | 11. März 2021
Zwischenergebnis J & J Vakzin Phase‐3‐Studie

• Impfvektor Ad26; stabilisiertes S‐Protein
• Größe Studiengruppe: 44.000 Probanden
• Durchgeführt in Südafrika, Südamerika, Mexiko und USA
• Nebenwirkungen:
   • Schmerz an der Injektionsstelle, Kopfschmerzen, Erschöpfung, Muskelschmerzen, Nasenbluten
• Wirksamkeit (kombinierte Endpunkte moderate und schwere Verlaufsform, 28 Tage p.v.) in:
   • USA : 72%
   • Lateinamerika: 66%
   • Südafrika: 57%
• Wirksamkeit (Endpunkt: schwere/ kritische Verlaufsform):
   • über alle geographischen Regionen: 85%
• Wirksamkeit tödlicher Verlauf:
   • Es gab keine Toten in der Vakzingruppe (5 Tote in der nicht‐vakzinierten Gruppe)

                                                            Nephrologisches Seminar | Heidelberg | 11. März 2021
COVID‐19 Vakzine in der Entwicklung: Übersicht
Entwicklung klinische Phase:       63 Vakzine (WHO Stand 09.02.2021)

Entwicklung prä‐klinische Phase:   179 Vakzine (WHO Stand 09.02.2021

                                                                                  WHO Stand 09.02.2021
                                                 Nephrologisches Seminar | Heidelberg | 11. März 2021
COVID‐19 Vakzine in der Entwicklung: Beispiele

Firma                                     Art des Vakzins                    Anmerkungen

Sinopharm Wuhan/ Institute of             Inaktiviertes Virus                Phase III: China, VAE, Peru;
Virology Wuhan                                                               zugelassen in China
                                                                             Effektivität: 79%
Sinovac Biotech                           Inaktiviertes Virus                Phase III: Brasilien;
                                                                             Effektivität: 50‐91%
CanSino Biologics/ Beijing Institute of   Ad5‐nCoV                           An Miliärangehörige verimpft;
Biotechnology                                                                Wirksamkeit unbekannt
Novavax                                   Virales Antigen (prefusion full‐   Phase III: UK, USA and Mexiko
                                          length S‐Protein), Nanopartikel    Effektivität (UK): 89,3%
Bharat Biotech / Indian Council of        Inaktiviertes Virus                Phase III: Indien
Medical Research / Natl. Institute of                                        Notfallzulassung in Indien
Virology (India)
CureVac                                   mRNA Impfstoff                     Phase IIb/ III in Europa und
                                                                             Lateinamerika

                                                                        Nephrologisches Seminar | Heidelberg | 11. März 2021
COVID‐19 Vakzine: Vergleich Effektivität zu anderen Impfstoffen

Impfstoff      Effektivität                                                   Anmerkung
Influenza
2012/2013      adjustierte Impfeffektivität 58% gegen Influenza A
2014/2015      adjustierte Impfeffektivität 40% gegen Influenza A
2018/2019      adjustierte Impfeffektivität Influenza A(H1N1) lag bei 61%     unter 15 Jahren: 80%
                                                                              15‐59 Jahren: 61%
                                                                              ab 60 Jahren:    45%
Masern         ~ 90%                                                          Lebendimpfstoff
Röteln         ~ 90%                                                          Lebendimpfstoff
Windpocken     ~ 95% nach zweiter Impfung                                     Lebendimpfstoff
Polio          ~ 99%                                                          Lebendimpfstoff

                                                               Nephrologisches Seminar | Heidelberg | 11. März 2021
Entstehung von SARS‐CoV‐2 Varianten

                                Selektionsdruck

                                 Immunantwort
                                  Virale Fitness
                             Bessere Übertragbarkeit
Ungerichtete Mutation
Fehler der Polymerase

            Virusvarianten
                                                                                    Virusvarianten

                                                       Nephrologisches Seminar | Heidelberg | 11. März 2021
SARS‐CoV‐2 Varianten

Variante   Mutationen im Spike          Mutationen und biologische Wirkung                              Eigenschaften

B.1.1.7    Deletion H69/V70; Deletion   N501Y: Erhöhung der Affinität für das zelluläre ACE2               Bis zu ~30% höhere
           144; N501Y, A570D, D614G,    Rezeptorprotein                                                     Übertragbarkeit
           P681H, T716I, S982A,         ΔH69/ΔV70 Deletion: bessere Furinspaltung                          Anteil in Deutschland:
           D1118H]                      P681H: Könnte die Prozessierung der benachbarten                    steigend (>30%)
                                        Furinspaltstelle modifizieren.                                     gesteigerte Virulenz?

B.1.351    L18F, D80A, D215G, R246I,    K417N, E484K und N501Y                                             Erhöhte Übertragbarkeit ?
           K417N, E484K, N501Y,         K417N und E484K: eventuell Immune‐Escape Mutation                  Immune escape nach
           A701V                        N501Y und E484K:Erhöhung der Affinität für das zelluläre ACE2       natürlicher Infektion
                                        Rezeptorprotein                                                    geringer Effekt auf mRNA
                                                                                                            Vakzine; Einfluss auf
                                                                                                            Effizienz J&J Vakzin

P.1        L18F, T20N, P26S, D138Y,     K417N, E484K und N501Y                                             Erhöhte Übertragbarkeit ?
           R190S, K417T, E484K,         K417N und E484K: eventuell Immune‐Escape Mutation                  Immune Escape nach
           N501Y, H655Y, T1027I,        N501Y und E484K:Erhöhung der Affinität für das zelluläre ACE2       natürlicher Infektion
           V1176F                       Rezeptorprotein                                                    geringer Effekt auf mRNA
                                                                                                            Vakzine

                                                                                    Nephrologisches Seminar | Heidelberg | 11. März 2021
Neutralisierende Wirkung von BNT162b2 auf Virus‐Varianten

•   Neue, hoch übertragbare SARS‐CoV‐2‐Varianten die erstmals im Vereinigten Königreich (B.1.1.7), Südafrika (B.1.351) und Brasilien (P.1)
    mit Mutationen im S‐Gen verbreiten sich weltweit
•   Analyse der Auswirkungen auf die Neutralisierung durch BNT162b2: in USA‐WA1/2020 (frühes Isolat des Virus vom Januar 2020) wurden
    alle S‐Mutationen aus jeder der drei Linien oder Auswahl an B.1.351‐Muationen kloniert
•   50% Plaquereduktions‐Neutralisationstest Test (PRNT50) mit 20 Serumproben von 15 Teilnehmern der Zulassungsstudie 2 oder 4
    Wochen nach der Verabreichung der zweiten Dosis von 30 μg BNT162b2 (die 3 Wochen nach der ersten Immunisierung erfolgte)
     ‐> Alle Serumproben neutralisierten effizient alle Virusvarianten
                                                                                                                         aus Liu et al., 2021
                                                                                      Nephrologisches Seminar | Heidelberg | 11. März 2021
COVID‐19 Vakzine: SARS‐CoV‐2 Varianten

Vaccine induced NT                        Infection induced NT
    Nur mRNA

                                                                        Wang et al., 2021

                                   Nephrologisches Seminar | Heidelberg | 11. März 2021
Wirkung des Astrazeneca‐Imfstoffs auf Südafrika‐Variante

 •    Studie der Universität Witwatersand, Johannesburg:
       • 2000 Probanden
       • Alter im Median 31 Jahre
       • Alle Probanden hatten geringes Risiko für schwere Verläufe

 •    Laut Pressemitteilung wurde Folgendes festgestellt:
       • zweifache Impfung mit Astrazeneca‐Impfstoff ergab nur minimalen Schutz gegen leichte und mittelschwere
           COVID‐19‐Infektionen durch die Coronavirus‐Variante B.1.351
       • Virusneutralisation nach ChAdOx1 nCoV‐19 gegen die B.1.351 Variante deutlich reduziert
       • Impfstoff hatte hohe Wirksamkeit gegen ursprüngliche Coronavirus non‐B.1.351 Varianten in Südafrika
       • Wirksamkeit gegen schwere COVID‐19‐Infektion durch diese Variante wurde in dieser Studie nicht untersucht

 •    Universität Oxford und Partner arbeiten an 2. Generation des Impfstoffs gegen B.1.351‐Varianten

Quelle: Pressemitteilung der Universität Witwatersand, Johannesburg – 07.02.2021

                                                                                   Nephrologisches Seminar | Heidelberg | 11. März 2021
SARS‐CoV‐2: Blick in die Zukunft
Ansteckung mit den vier bereits endemischen Coronaviren im Kindesalter

                                      Übergang von epidemischem zu endemischem
                                      SARS‐CoV‐2 hängt ab von R0 und wie schnell der
                                      Immunschutz verschwindet

                                      → Verschiebung hin zu jüngeren Altersgruppen

                                      → weniger schwere Verläufe auf Grund
                                      bestehender Immunität

                                      → SARS‐CoV‐2 wird ähnlich einem der jetzt schon
                                      endemischen Coronaviren

                                                                    Jennie S. Lavine et al. Science 2021

                                             Nephrologisches Seminar | Heidelberg | 11. März 2021
Danksagung

… meinen Teams am UKHD, Molekulare Virologie
  und dem DKFZ Heidelberg; im Besonderen:

  Mirko Cortese    Berati Cerikan

  Chris Neufeldt   Ji-Young Lee

  Heeyoung Kim     Sandra Bühler

                                                 Nephrologisches Seminar | Heidelberg | 11. März 2021
Nephrologisches Seminar | Heidelberg | 11. März 2021
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