Ein Polioimpfstoff ist ein Impfstoff zur Prophylaxe einer durch das Poliovirus hervorgerufenen Poliomyelitis. Zwei grundlegend verschiedene Impfstoffe stehen zur Verfügung: seit 1955 eine von Jonas Salk entwickelte inaktivierte Polio-Vakzine, abgekürzt IPV, sowie seit 1960 eine von Albert Sabin entwickelte orale Polio-Vakzine, abgekürzt OPV. Mit dem Einsatz beider Impfstoffe, die jeweils spezifische Vor- und Nachteile haben,T. Jacob John: Role of injectable and oral polio vaccines in polio eradication, doi:10.1586/14760584.8.1.5 wurde die Zahl der Poliomyelitis-Erkrankungen seit den 1950er Jahren weltweit drastisch reduziert.
Zur Grundimmunisierung von Kindern und Jugendlichen wird in Deutschland seit 1998 nur noch der inaktivierte Polioimpfstoff eingesetzt. Die Weltgesundheitsorganisation (WHO) hat mit einigen anderen Organisationen das Ziel, im Rahmen der 1988 beschlossenen Global Polio Eradication Initiative (GPEI)Global Polio Eradication Initiative das Poliovirus vor allem durch Impfungen mit OPV und abschließender Umstellung auf IPVWHO: Poliomyelitis und Impfstoffe zu ihrer Ausrottung – Fragen und Antworten, online 8. April 2016. weltweit auszurotten.
Inaktivierter Polioimpfstoff (Salk, IPV) Der inaktivierte Polioimpfstoff nach Salk, ein Totimpfstoff, ist der derzeit in Europa routinemäßig eingesetzte Impfstoff.
Herstellung mini|TEM-Aufnahme von Polioviren Virulente Polioviren der Typen 1, 2 oder 3 werden durch Zellkultur in Vero-Zellen, einer etablierten Zelllinie aus Nierenzellen der grünen Meerkatze, alternativ auch in humanen diploiden Zellen, vermehrt.Technische Informationen der WHO zur Herstellung von Polioimpfstoffen Aus dem Kulturmedium wird durch Filtration, Ultrafiltration und Chromatografie eine gereinigte Virussuspension erzeugt. Die sorgfältige Abtrennung von Zellbestandteilen ist eine Voraussetzung für die vollständige Virusinaktivierung. Diese erfolgt durch mehrtägige Behandlung mit Formaldehyd; durch chemische Reaktion des Formaldehyds mit Virusbestandteilen geht die Vermehrungsfähigkeit der Viren verloren. Nachdem keine infektiösen Viren mehr nachweisbar sind, wird das restliche Formaldehyd entfernt. Die Prüfung auf nicht inaktivierte Viren erfolgt in einem Zellkultur-Test, der Nachweis des Antigen-Gehalts wird mit einem ELISA-Test durchgeführt, oft auch ergänzt durch Tierversuche mit Ratten, die nach einer Testimpfung schützende Antikörper entwickeln müssen.
Der fertige Impfstoff, monovalent oder eine der Kombinationen aus inaktivierten Polioviren der Typen 1, 2 und/oder 3, enthält oft noch Spuren von Antibiotika wie Neomycin oder Streptomycin.
Anwendung Der inaktivierte Polioimpfstoff wird intramuskulär injiziert. Heute wird der Impfstoff häufig als Bestandteil eines Kombinationsimpfstoffes, beispielsweise eines hexavalenten Impfstoffs, eingesetzt. Er kann auch bei Patienten mit einem Immundefekt angewendet werden, da kein infektiöses Virus enthalten ist. Einerseits sind Säuglinge von Müttern, die ihre Polio-Antikörper über die Plazenta auf das Ungeborene übertragen haben (Nestschutz), dadurch zunächst vor Polio geschützt,Merkblatt Poliomyelitis des Robert Koch-Instituts andererseits führt die Impfung bei ihnen in dieser Zeit nur unzureichend zur Bildung eigener Antikörper.
Nach Empfehlung der STIKO (und einigen anderen europäischen Ländern) wird die Grundimmunisierung durch ein „2+1-Schema“ realisiert (Impfung im 2. und 4. Monat, abschließend im 11. Monat), falls die einzelnen Impfungen zu den empfohlenen Zeitpunkten durchgeführt und das Impfschema rechtzeitig abgeschlossen wird. Bei Frühgeborenen wird eine zusätzliche Impfstoffdosis im Alter von 3 Monaten empfohlen (sogenanntes „3+1-Schema“). Bei der Impfung handelt es sich in der Regel um Kombinationsimpfstoffe (z. B. mit azellulärer Pertussis- und Diphtheriekomponente). Sofern kein Kombinationsimpfstoff verwendet wird, werden je nach Impfstoff zwei bzw. drei Impfungen im 1. und 2. Lebensjahr durchgeführt.
Im Alter von 9–17 Jahren wird eine Auffrischimpfung mit einem IPV-haltigen Impfstoff empfohlen. Eine mit OPV begonnene Grundimmunisierung wird mit IPV vervollständigt.
Nebenwirkungen Bei der Anwendung des inaktivierten Polioimpfstoffs gibt es kaum Nebenwirkungen. Sie beschränken sich in der Regel auf Schmerzen an der Injektionsstelle.
Kontraindikationen Der Impfstoff soll nicht angewendet werden, wenn eine bekannte schwere Allergie gegen einen der Bestandteile vorliegt. Auch während einer akuten, schwerwiegenden und fieberhaften Erkrankung sollte nicht geimpft werden.
Wirkung Die IPV schützt weitgehend unabhängig von Randbedingungen (Hygiene, Ernährungszustand, Durchfallerkrankungen) schon nach zwei Impfungen nahezu alle Geimpften vor den schweren Folgen der Infektion, insbesondere Lähmungen, sofern die erste Impfung erst in oder kurz nach der 8. Woche nach der Geburt und die zweite Impfung nach frühestens weiteren 8 Wochen erfolgt. Selbst in einem Land mit eingeschränkten hygienischen Bedingungen wie Puerto Rico haben nach drei Impfungen (zwei, vier und sechs Monate nach der Geburt) über 99,5 % der Geimpften schützende Antikörper gegen alle drei Poliovirus-Typen. Dieser Schutz hält vermutlich Jahrzehnte an. Im Erwachsenenalter wird daher eine routinemäßige Auffrischung des Impfschutzes nur noch bei Personen mit einem erhöhten Risiko, an Polio zu erkranken, empfohlen. Dazu zählen Personen, die eine Reise in ein Endemiegebiet planen, aber auch medizinisches Personal. Fehlende sterile Immunität Die IPV führt – anders als die OPV – nicht zu einer sterilen Immunität: Wiederholte Gaben von IPV erhöhen zwar die Immunität an den Schleimhäuten, dieser Booster-Effekt ist aber weniger wirksam als der nach OPV-Impfungen. So erwerben mit IPV geimpfte Personen keinen zuverlässigen Schutz vor der Aufnahme von Polio-Viren vor allem über den Darm – etwa aus kontaminiertem Trinkwasser. Nach Infektion bleiben sie zwar selbst symptomfrei oder doch symptomarm, vermehren den Erreger aber unbemerkt und scheiden ihn vor allem über den Darm aus. Dadurch können IPV-Geimpfte den Erreger unter ungünstigen hygienischen Bedingungen an Dritte weiterverbreiten.Robert Koch-Institut: Schutzimpfung gegen Poliomyelitis: Häufig gestellte Fragen und Antworten – OPV gegenüber IPV, Stand 8. November 2013, Abruf 20. September 2019. Das ergab beispielsweise die Untersuchung des Ausbruchs einer Polio-Epidemie in Israel im Jahr 2013.ECDC: Epidemiological update: Polio virus in sewage and human faecal samples in Israel, August 2013, online 20. August 2013, Abruf 20. September 2019.Robert Koch-Institut: Epidemiologisches Bulletin 47/2013, Abruf 20. September 2019.
Risiko bei der Herstellung Zur Herstellung der IPV werden vermehrungsfähige Viren verwendet. Dementsprechend hoch sind die Sicherheitsanforderungen an die Impfstoffhersteller. Die WHO empfiehlt für die Zeit nach der Ausrottung des Wildvirus für IPV-Herstellungseinrichtungen die Biologische Schutzstufe 3/Polio. Eine mögliche Lösung für dieses Problem könnte die Verwendung von attenuierten Viren zur Herstellung des inaktivierten Polioimpfstoffs sein.
Oraler Polioimpfstoff (Sabin, OPV) mini|Verabreichung eines oralen Polioimpfstoffes mini|Der chinesische OPV Der orale Polioimpfstoff nach Sabin, ein Lebendimpfstoff zur Schluckimpfung, war lange Zeit der in den meisten Ländern Europas eingesetzte Impfstoff; lediglich in Skandinavien und den Niederlanden wurde durchgehend der inaktivierte Impfstoff eingesetzt. Weil bei der Anwendung des oralen Impfstoffs (OPV) ein wenn auch extrem geringes Risiko einer sogenannten Vakzin-assoziierten paralytischen Poliomyelitis (VAPP, auch Impf-Poliomyelitis) besteht, hat die gerichtliche Behandlung von Impfschadensfällen dazu geführt, dass in Deutschland seit 1998 nur noch mit IPV geimpft wird. Dadurch wird jedoch die von der WHO angestrebte globale Ausrottung der Polioviren erschwert. Der orale Polioimpfstoff wird wegen seiner Wirksamkeit, der niedrigen Kosten und der einfachen Anwendung nach wie vor in Ländern verwendet, in denen Poliomyelitis auftritt, um den Erreger einzudämmen und auszurotten. Ein vollständiger Schutz gegen Lähmungen durch das Virus wird in der Regel nach vier Impfungen erreicht.
Herstellung Auch der orale Polioimpfstoff wird in Zellkulturen, meist in humanen diploiden Zellen, vermehrt. Allerdings kommen hierbei keine krankheitserregenden, sondern besondere, abgeschwächte Viren der Typen 1, 2 und 3 zum Einsatz. Diese Polioviren haben im Genom eine größere Anzahl von Mutationen, die dazu führen, dass eine Infektion mit diesen Viren keine Poliomyelitis mehr hervorruft. Zur Attenuierung wurden in den 1950er Jahren humane Polioviren der Typen 1 und 3 in mehreren Dutzend Passagen in Affen, teils bei niedrigen Temperaturen in Zellkulturen, teils in lebenden Tieren, vermehrt. Hierbei traten spontane Mutationen auf; solche, die die Virulenz verminderten, wurden ausgewählt und weiter gezüchtet. Für den Typ 2 wurde ein natürlich vorkommendes, abgeschwächtes Virus benutzt, das aus dem Stuhl eines gesunden Kindes isoliert worden war.
Molekulare Analysen ergaben später, dass bei allen Impfviren Mutationen in der internen ribosomalen Eintrittsstelle im 5'-untranslatierten Bereich des Virusgenoms für den Verlust der Neurovirulenz verantwortlich sind. Das mutierte Virus kann sich in Nervenzellen nicht vermehren; die Vermehrung im Darm wird aber nicht beeinträchtigt.
Referenzkulturen der Impfviren, die auf die von Sabin benutzten attenuierten Virenstämme zurückgehen, werden von der Weltgesundheitsorganisation für die Impfstoffherstellung zur Verfügung gestellt; die Hersteller vermehren diese Viren in einem Saatgutsystem. Die Viren werden für jeden Typ einzeln in Zellkultur bei 33 bis 35 °C kultiviert und durch Filtration gereinigt; die so gewonnene Virussuspension wird dann zur Sicherheit auf krankheitserregende Viren getestet. Jahrzehntelang musste zu diesem Zweck jede Charge des Impfstoffes nach der Herstellung in Rhesusaffen getestet werden. Erst im Jahr 2000 wurde ein Neurovirulenztest in transgenen Mäusen, die einen humanen Rezeptor (CD155) für das Poliovirus tragen, von der Weltgesundheitsorganisation zugelassen. Nach der Prüfung werden die Präparationen der einzelnen Virustypen gemischt. Oft enthalten auch orale Polioimpfstoffe Spuren von Antibiotika wie Neomycin.
Für Massenimpfungen werden insbesondere Impfstoffe mit nur einem Virus (monovalent OPV, „mOPV“) oder zwei Virustypen (bivalent OPV, „bOPV“) hergestellt und eingesetzt, so in manchen Regionen Indiens, wo nur noch der Typ 1 endemisch ist, als mOPV1. Die monovalenten Impfstoffe mOPV1 und mOPV3 wurden 2005, bivalente Impfstoffe 2009 eingeführt.
Anwendung und Wirkung mini|Impfnachweise für die Schluckimpfungen gegen Polio (1972 bis 1989)