empa - Forschung in Zeiten von COVID-19: «Diese Ergebnisse sind entscheidend für die Corona-Impfstrategie» Dienstag, 08. September 2020 - 11:36
Dübendorf, St. Gallen und Thun, 08.09.2020 - Weltweit werden Anstrengungen unternommen, das Coronavirus SARS-CoV-2 zu bekämpfen. Impfstoffe und schützende Masken sind dabei von zentraler Bedeutung. Empa-Forscher Peter Wick, Leiter des Particles-Biology Interactions-Labors in St. Gallen, äussert sich im Interview zu Antikörperstudien, die für die Entwicklung eines COVID-19-Impfstoffs entscheidend sind und die nächste Generation von textilen Schutzmaterialien, die Coronaviren inaktivieren oder gar abtöten.
Derzeit wird fieberhaft nach einem Corona-Impfstoff gesucht. Eine Antikörperstudie, an der Ihr Team beteiligt war, lieferte nun Hinweise zur Immunität gegen das Virus. Welche Lehren können Sie aus den Ergebnissen ziehen?
Peter
Wick: Bei der Studie mit 160 Personen, die einen bestätigten, aber eher
milden COVID-19-Verlauf hatten, haben wir zusammen mit dem Zentrum für
Labormedizin (ZLM) und dem kantonalen Gesundheitsdepartement in St.
Gallen die Antikörperwerte im Blut über einen Zeitraum von zwölf Wochen
analysiert. Beunruhigt hat uns, dass die Immunantwort auf das Virus
bereits fünf Wochen nach der Infektion wieder abnahm. Wenn man also
bereits zwei Monate nach einer Infektion wieder empfänglich für das
Coronavirus wäre, wie unsere Daten nahelegen, kann von der oft zitierten
«Herdenimmunität» keine Rede sein. Denn einen breiten Schutz der
Bevölkerung aufgrund von Menschen, die eine Infektion durchgemacht haben
und dadurch immun sind, kann es dann nicht geben.
Was bedeutet das für eine künftige COVID-19-Impfung?
Diese
Ergebnisse sind entscheidend für die COVID-Impfstrategie. Denn ein
Impfstoff soll im Körper eine Immunreaktion hervorrufen, indem er eine
Infektion simuliert und dadurch einen langanhaltenden Schutz erzeugt. Es
ist also aufgrund unserer Daten denkbar, dass eine COVID-Impfung nur
einen verhältnismässig kurzen Schutz bietet. Das ist aber natürlich auch
abhängig von der Art des Impfstoffs und dem Intervall zwischen den
Auffrischungsimpfungen.
Reagieren alle Infizierten gleichermassen mit einer relativ rasch abnehmenden Immunantwort?
Nein,
das scheint nicht so zu sein. Wir konnten feststellen, dass der Trend
zur sinkenden Immunreaktion bei Männern deutlicher ausgeprägt ist als
bei Frauen. Die Kohorte bietet mit 160 Personen über einen Zeitraum von
zwölf Wochen zwar einen grossen und langen Einblick ins
Infektionsgeschehen, wenn man sie mit anderen Studien zu COVID-19
vergleicht. Für statistisch signifikante Eigenheiten von Subgruppen,
also Alter, Geschlecht etc., müsste die Kohorte allerdings noch
erheblich grösser sein.
Ist also eine Fortführung der Studie geplant?
Die
jetzige Studie hat einen ersten Trend aufgezeigt. Nun wollen wir
zusammen mit dem ZLM die Immunreaktionen genauer anschauen. Im Hinblick
auf eine personalisierte Medizin ist das Untersuchen von Subpopulationen
von Infizierten ein wichtiger Aspekt. Impfstrategien könnten also
gegebenenfalls für unterschiedliche Patienten oder Patientengruppen
anders aussehen, beispielsweise je nach Alter, Geschlecht oder
Risikofaktoren. In einer Fortführung der Antikörperstudie wollen wir nun
die Kohorte vergrössern und über einen längeren Zeitraum weitere Daten
sammeln. Zudem soll auch ein weiterer Aspekt der Immunantwort beobachtet
werden – die zelluläre Immunabwehr. Denn es gibt bereits Hinweise
darauf, dass die dabei beteiligten Immunzellen und ihre Botenstoffe bei
Männern und Frauen ebenfalls unterschiedlich auf das Coronavirus
reagieren.
Die Empa engagiert sich stark innerhalb
des ReMask-Konsortiums. Welche Fortschritte sind von Seiten der
Maskenentwicklung zu erwarten?
Wir arbeiten – gemeinsam mit
Industriepartnern, Klinikern und dem ReMask-Netzwerk – an einer neuen
Generation von Schutzmaterialien. Darunter sind beispielsweise Masken
mit einer antiviralen Beschichtung. Hier kommt eine ganze Palette von
Möglichkeiten in Frage, die Viren inaktivieren oder sogar zerstören, wie
etwa Nanobeschichtungen oder Oberflächenfunktionalisierungen. Aber es
können auch andere Textilien mit Schutzfunktionen ausgerüstet werden.
Antivirale Vorhänge, Kleidung für Gesundheitspersonal Kittel oder
Sitzbezüge in Verkehrsmitteln sind bei unseren Überlegungen zu
neuartigen Schutzmaterialien ebenfalls ein Thema. Dabei sind wir im
ständigen Austausch mit unseren Industrie- und Forschungspartnern, um
die Bedürfnisse für neuartige effiziente Lösungen zu identifizieren. So
kann die Schweizer Industrie bei der Produkteentwicklung in der obersten
Liga mit dabei sein.
Die Empa hat Empfehlungen für
textile Community-Masken erarbeitet. Sind derartige waschbare
Stoffmasken auch ökologisch sinnvoll?
Momentan planen wir, Stoff-
und Einwegmasken in umfassenden Vergleichsanalysen zu untersuchen und
Ökobilanzen zu erstellen. Denn es gibt wichtige Fragen über die
eigentliche Wirksamkeit der Masken hinaus. Dazu gehören etwa
Gesundheits- und Sicherheitsaspekte. Werden Fasern in der Waschmaschine
abgerieben und gelangen Faserbruchstücke ins Abwasser? Atmen wir
Nanopartikel ein, die sich von beschichteten Masken lösen? Diesen Fragen
gehen wir gemeinsam mit dem «Technology and Society»-Labor der Empa
nach. Dabei kommt uns auch unser bereits etabliertes Lungenmodel ALI
zugute, kurz für «Air Liquid Interface Exposure System». Dank ALI können
wir zum Beispiel untersuchen, wie Lungenzellen auf Partikel aus der
Luft reagieren, so wie es bei der Atmung im Körper geschieht.
Lassen sich aus der jetzigen Pandemie auch positive Aspekte für die Forschung von morgen mitnehmen?
Wir
konnten schon zu Beginn der Corona-Pandemie auf unsere erstklassige
Forschungsinfrastruktur und unser grosses Netzwerk zurückgreifen, um
neue Ideen möglichst rasch in praktische klinische Anwendungen zu
überführen, so wie wir das als «Innovationsschmiede» täglich tun.
Insgesamt muss man aber sagen, dass eine derartige Situation eine enorme
Herausforderung für die Gesellschaft ist – aber auch eine Chance für
die Forschungslandschaft. Es hat sich gezeigt, dass die Forschung in der
Schweiz in der Krise zusammengerückt ist und flexibel auf die
Bedürfnisse der Gesellschaft reagiert hat. Für unsere Forschung hat
daraus ein Zuwachs an digitalen Lösungen resultiert und unser Bestreben
gestärkt, mittels Big-Data-Analysen komplementär zu experimentellen
Arbeiten und zu den Arbeiten unserer klinischen Partnern optimal agieren
zu können.Methodisch etablieren wir zudem derzeit ein Verfahren, das
auch für künftige Anwendungen einsetzbar sein soll. Zum Beispiel müssen
Hersteller von Schutzmaterialien ihre Produkte in der Entwicklungsphase
auf die Schutzwirkung gegen Viren testen lassen. Bisher war das ein
aufwändiges Verfahren, das nur in speziellen Labors durchgeführt werden
konnte. Wir wollen diese Entwicklungsschritte beschleunigen, indem wir
alternativen Methoden entwickeln, etwa inaktivierte, harmlose Viren, die
mit Farbstoffsignalen ausgerüstet sind und die aufleuchten, sobald die
Erreger von einer Beschichtung neutralisiert wurden. Ist diese Methode
einmal etabliert, können Produkteentwickler ihre Materialien in einem
frühen Stadium untersuchen, ohne extra ein Hochsicherheitslabor
einschalten zu müssen. Und erst für die endgültige Zulassung werden dann
Wirksamkeitstests mit infektiösen Viren nötig.
Autorin: Dr. Andrea Six, Empa, Kommunikation, Tel. +41 58 765 6133, redaktion@empa.ch
Adresse für Rückfragen
Dr. Peter Wick
Particles-Biology Interactions
Tel. +41 58 765 7684
Peter.Wick@empa.ch
Dr. Matthias Rösslein
Particles-Biology Interactions
Tel. +41 58 765 7784
Matthias.Roesslein@empa.ch
Claudia Som
Ökobilanz Masken
Technology and Society
Tel. +41 58 765 7843
Claudia.Som@empa.ch
Herausgeber
Eidg. Materialprüfungs- und Forschungsanstalt
http://www.empa.ch