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Künftig könnten solche Studien in einem „Big-Data“-Projekt der VW-Stiftung ausgewertet werden, an dem die Universität des Saarlandes ebenfalls beteiligt ist.
Zu Beginn der Coronapandemie tappte die Wissenschaft weitgehend im Dunkeln, sei es in der Virologie, in der Intensivmedizin oder auch in der Immunologie, der Wissenschaft über die Funktionsweise des Immunsystems. Wie genau das Immunsystem auf den neuartigen Erreger reagiert, wie Impfstoffe sich im Körper auswirken, all das war noch vor wenigen Jahren fraglich. Inzwischen ist die Wirkung des Virus und der Impfstoffe sehr viel besser erforscht. Die Immunologinnen Rebecca Urschel und Saskia Bronder, die beide am Lehrstuhl von Martina Sester, Professorin für Immunologie an der Universität des Saarlandes, forschen, haben nun weitere wichtige Puzzleteile zu diesem Gesamtbild hinzugefügt. Die beiden jungen Wissenschaftlerinnen haben sich genau angeschaut, wie sich ein so genannter bivalenter Impfstoff, der gegen mehrere Varianten von SARS-CoV-2 wirksam ist, im Immunsystem von gesunden Personen und Dialysepatienten auswirkt. Die beiden Studien dazu sind in den vergangenen Wochen erschienen.
Rebecca Urschel hat sich in ihrer Studie die Reaktion von 127 immungesunden Menschen auf den Impfstoff angeschaut, der im Herbst 2022 verimpft wurde. „Das Interessante dabei war, dass ziemlich genau die Hälfte der Personen zuvor eine Corona-Infektion durchgemacht hatte, die andere Hälfte zum Zeitpunkt der Untersuchung noch keine“, sagt Rebecca Urschel, die die Studie im Rahmen ihrer Masterarbeit durchgeführt hat. Dieser Umstand ist wichtig, um Unterschiede in der Wirkungsweise des Impfstoffs herauszufinden.
Beide Gruppen, bereits mit Corona infizierte sowie bisher nicht infizierte Personen, haben zu Beginn der Studie eine Corona-Impfung erhalten. Zwei Wochen später wurde allen Blutproben abgenommen, in welchen die beiden „Waffen“ des Immunsystems gegen das Coronavirus, Antikörper und T-Zellen, gemessen wurden. „Nach der Impfung konnten wir feststellen, dass insbesondere die zuvor noch nicht infizierten Personen einen signifikanten Boost bei den Antikörpern hatten“, fasst Rebecca Urschel eine wichtige Beobachtung zusammen. „Bei den T-Zellen hingegen gab es keine wirklich großen Unterschiede“, so die Wissenschaftlerin weiter. Zuvor bereits an Corona erkrankte Menschen hatten in etwa genauso viele T-Zellen im Blut wie die Probanden, die zuvor noch keine Infektion durchgemacht haben.
Eine weitere interessante Beobachtung bezieht sich auf die Zahl der so genannten Durchbruchsinfektionen, also Infektionen, die nach einer Impfung stattfanden. „Von insgesamt 25 Durchbruchsinfektionen entfielen 16 auf zuvor nicht infizierte Personen, 9 auf diejenigen, die bereits eine Erkrankung durchgemacht haben“, so Rebecca Urschel. Bezüglich der Schutzwirkung der durch Impfung ausgebildeten Immunität gab es interessante Unterschiede zwischen Personen mit und ohne vorangegangener Infektion. „Unter den zuvor nicht infizierten Teilnehmern mit nachfolgendem Durchbruchsinfekt waren die Antikörper-Titer geringer als bei Personen, die keine Infektion entwickelten. Das gilt auch für das Level der CD4-T-Zellen“, führt sie weiter aus. Bei den zuvor infizierten Personen hingegen war das Level der Antikörper und der T-Zellen bei Personen mit und ohne Durchbruchsinfektion auf demselben Niveau. „Das hat vorher noch niemand so beschrieben. Solche feinen Unterschiede herauszukitzeln, war in der Pandemie vermutlich die letzte Chance“, führt Martina Sester aus. Denn inzwischen dürfte so gut wie jeder eine Corona-Infektion durchgemacht haben, so dass Daten von Menschen, die noch nie in Berührung mit dem Virus gekommen sind, so gut wie unmöglich zu erheben sind.
Saskia Bronder wiederum hat ihre Studie, die nach demselben Design aufgebaut ist, an einer spezielleren Patientengruppe durchgeführt, und zwar Dialysepatienten. Insbesondere immungeschwächte Personen stellten und stellen nach wie vor eine besonders schutzwürdige Gruppe in einer Pandemie dar, da sie sich leichter infizieren können und damit höheren Risiken ausgesetzt sind im Vergleich zur gesunden Bevölkerung. An Saskia Bronders Studie nahmen 33 Dialysepatienten der SHG-Klinik Völklingen teil, von denen 14 bis zum Zeitpunkt der Impfung noch keine Infektion durchgemacht haben und 19 bereits einmal an Corona erkrankt waren.
Interessanterweise unterscheiden sich bei Saskia Bronders Studie die Ergebnisse auf der immunologischen Detailebene von den Ergebnissen aus Rebecca Urschels Studie mit den immungesunden Personen: „Bei den Dialysepatienten kam es ebenfalls zu einem signifikanten Anstieg der Antikörper im Blut. Zuvor infizierte Patienten wiesen jedoch einen deutlich höheren Level von CD4-T-Zellen auf, der sogar höher war als bei Gesunden“, erklärt Saskia Bronder, die die Studie im Rahmen ihrer Promotion durchgeführt hat. „Dialysepatientinnen und -patienten reagieren demnach ähnlich gut wie Immungesunde auf den Variantenimpfstoff“, schlussfolgert Professorin Martina Sester aus den Beobachtungen. „Die Verträglichkeit der Impfung ist ebenfalls sehr gut. Bei Umsetzung der aktuellen Empfehlungen der Ständigen Impfkommission ist also mit einer guten Immunantwort zu rechnen“, so die Expertin. Für die Untersuchung der Schutzwirkung nach einer Durchbruchsinfektion war die Zahl der teilnehmenden Dialysepatienten hingegen zu klein. Diese Frage konnte Saskia Bronder in ihrer Arbeit nicht beantworten.
Beide Studien enthalten hunderte einzelne Datenpunkte: Insgesamt 160 Personen wurden individuell hinsichtlich vorangehender Infektionen, Antikörper und T-Zellen untersucht. „Im Zuge der Pandemie haben wir insgesamt zirka 5000 Datensätze von rund 1800 Patientinnen und Patienten gesammelt“, fasst Martina Sester die Dimension der Studien zusammen, die sie und ihr Team alleine im Zuge der Coronapandemie durchgeführt haben. All diese Daten sinnvoll zusammenzufügen und die wichtigen Unterschiede zu erkennen, ist eine große Herausforderung, die bislang vor allem Forscherinnen und Forschern wie Rebecca Urschel, Saskia Bronder und Martina Sester zukommt. Ein nun von der Volkswagen-Stiftung gefördertes deutschlandweites Konsortium, an dem auch Martina Sester beteiligt ist, könnte künftig dabei helfen, große Datensätze, wie sie in Studien wie diesen anfallen, per Künstlicher Intelligenz und Big-Data-Analysen auf Gesetzmäßigkeiten hin zu untersuchen. „Einerseits möchten wir versuchen, retrospektiv bereits vorliegende Datensätze in Zusammenhang zu bringen“, erläutert Martina Sester. Dies ist besonders schwierig, da die wissenschaftlichen Arbeiten sich bisher in ihrer Methodik zwar nicht grundsätzlich, aber in Details voneinander unterscheiden, so dass erst einmal eine Harmonisierung der Datensätze erfolgen muss. „Ein prospektiver Ansatz sieht aber auch vor, dass wir im Konsortium künftig Daten nach einheitlichen Kriterien erheben, um die Vergleichbarkeit besser zu gewährleisten“, so die Wissenschaftlerin weiter.
Neben ihr sind noch neun weitere hochkarätige Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler von renommierten Forschungseinrichtungen aus ganz Deutschland an dem Projekt „Swarm Learning“ beteiligt, das die Volkswagen-Stiftung in den kommenden drei Jahren mit insgesamt fünf Millionen Euro fördert. Federführend wir das Projekt von Professor Joachim Schultze vom Deutschen Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen und der Universität Bonn geleitet.
Weitere Infos auf der Webseite des Deutschen Zentrums für Neurodegenerative Erkrankungen.
Originalpublikationen:
Urschel, R., Bronder, S., Klemis, V., Marx, S., Hielscher, F., Abu-Omar, A., Guckelmus, C., Schneitler, S., Baum, C., Becker, S.L., Gärtner, B.C., Sester, U., Martinez, L., Widera, M., Schmidt, T., and Sester, M. SARS-CoV-2 specific cellular and humoral immunity after bivalent BA.4/5 COVID-19 vaccination in previously infected and non-infected individuals. Nat Commun 2024. DOI: 10.1038/s41467-024-47429-8.
Bronder S, Mihm J, Urschel R, Klemis V, Schmidt T, Marx S, Abu-Omar A, Hielscher F, Guckelmus C, Widera M, Sester U, Sester M. Potent induction of humoral and cellular immunity after bivalent BA.4/5 mRNA vaccination in dialysis patients. NPJ Vaccines. 2024 Feb 7;9(1):25. doi: 10.1038/s41541-024-00816-0. PMID: 38326340; PMCID: PMC10850212.
Weitere Informationen:
Prof. Dr. Martina Sester
Tel.: (06841) 16 23557
E-Mail: martina.sester(at)uks.eu
Rebecca Urschel
Tel.: (06841) 16 23982
E-Mail: rebecca.urschel(at)uks.eu
Saskia Bronder
Tel.: (06841) 16 23295
E-Mail: saskia.bronder(at)uks.eu
