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Malaria ist eine der größten Geisseln der Menschheit. Haben Anopheles-Mücken bei einer Blutmahlzeit den Einzeller Plasmodium übertragen, droht jahrelang wiederkehrendes hohes Fieber. Eine Tübinger Forschungsgruppe hat erstmals einen Impfstoff getestet, der vielen Menschen in tropischen Ländern lange Krankheitsjahre und Todesfälle ersparen könnte.

Audio, Gespräch mit Sarah Weiss, SWR Wissen Aktuell

Was ist Malaria?

Malaria ist mit rund 200 Millionen Erkrankungen pro Jahr die häufigste Tropenkrankheit. Die Zahl der jährlichen Todesfälle wird auf ein bis zwei Millionen geschätzt. Übertragen wird die Krankheit durch Stechmücken der Gattung Anopheles. Saugen die Weibchen Blut, injizieren sie dabei mit dem Speichel blutgerinnungshemmende Substanzen, die eine Blutgerinnung und vorzeitige Beendigung der Mahlzeit verhindern.

Etliche Krankheitsüberträger nutzen dieses Vorgehen und siedeln sich in den Speicheldrüsen der Mücken an. Dazu gehören auch Einzeller der Gattung Plasmodium, insbesondere Plasmodium falciparum. Als sogenannte Sporozoiten gelangen sie in die Blutbahn eines menschlichen Wirtes und siedeln sich in der Leber an. Dort bilden sie Merozoiten, die sich im Blut asexuell vermehren, indem sie rote Blutkörperchen befallen.

Kennzeichnend für die Malaria ist eine Parasitämie, eine hohe Zahl von Krankheitserregern im Blut. Die Erythrozyten platzen und geben neu gebildete Einzeller frei. Freigesetzte Zytokine verursachen hohes Fieber, Schüttelfrost, Krämpfe und Magen-Darm-Probleme. Hinzu kommt ein Abfall des Blutzuckerspiegels (Hypoglykämie) und eine hämolytische Blutarmut (Anämie).

Malaria
Malaria Impfungen, Copyright: auntspray, bigstockphoto

Solche Beschwerden treten in Wellen auf und verlaufen insbesondere bei Kindern und alten oder immungeschwächten Menschen für Organversagen, Koma und Tod.

Natürliche Immunität gegen Malaria

Die Immunitätsentwicklung ist anders als bei vielen Bakterien und Viren, gegen die bereits nach der ersten Infektion ein lebenslanger Impfschutz besteht. Eine natürliche Immunität gegen den Malaria-Erreger baut sich nur sehr langsam auf – die ersten wirksamen Antikörperkonzentrationen werden erst nach über 20 Episoden gebildet, was mehrere Jahre akuter Krankheitsschübe bedeutet.

Dabei bilden die Plasmazellen des Körpers Antikörper gegen Membranproteine auf der Erythrozytenoberfläche, die bei gesunden roten Blutkörperchen nicht vorkommen und deren Bildung von den Parasiten eingeleitet wird. Andere richten sich gegen Oberflächenproteine der Merozoiten.

Das ist ein wesentlicher Grund für die Tatsache, dass einige Bluterkrankungen in Malariagebieten gehäuft auftreten. Eine Mutation im Hämoglobingen führt zur Bildung von Sichelzellhämoglobin (HbS), das bei Sauerstoffmangel versteift und die Erythrozyten in Sichelzellen umwandelt. Andererseits schützt Sichelzellanämie vor Malaria.

Ähnlich sieht es mit der α-Thalassämie aus. Hier ist das Hämoglobin A (HbA1, HbA2) verändert, was zu einem Überschuss von Hämoglobin B führt. Auch das schützt vor Malaria-Erregern.

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Bisherige Versuche zur Impfung gegen Malaria

In den vergangen Jahrzehnten waren alle Anstrenungen zur Entwicklung eines Malaria-Impfstoffes weniger erfolgreich als die Versuche zur Eindämmung der Anopheles-Fliege mit Pestiziden und anderen Maßnahmen. Man versuchte bestimmte Antigene des Erregers zu klonieren und in vitro herzustellen, um dagegen Antikörper zu gewinnen. Die gegen SSPs, CSP, MSPs und andere Proteine gerichteten Impfstoffe haben jedoch nicht zum gewünschten Erfolg geführt. Vermutlich liegt das Problem darin, dass sich der Erreger während seines Vermehrungszyklus‘ mehrfach verändert und so der Immunantwort entgeht.

Tübinger Forscher erreichen hundertprozentigen Immunschutz

Prof. Peter Kremser vom Tübinger Institut für Tropenmedizin und Dr. Benjamin Mordmüller vom Deutschen Zentrum für Infektionsforschung gingen mit ihren Arbeitsgruppen einen anderen Weg: Anstelle einzelner Antigene verwendeten sie den kompletten Malaria-Erreger – und zwar lebend. Das wäre fatal, würde nicht gleichzeitig das Malaria-Medikament Chloroquin verabreicht.

Tatsächlich erreichten sie auf diese Weise mit ihrem Impfstoff PfSPZ-CVac einen hundertprozentigen Impfschutz. Eine so zuverlässige Immunantwort zeigte sich bei 67 gesunden Probanden. Sie erhielten in monatlichem Abstand drei Impfungen mit großen Mengen Plasmodium falciparum. Die Erreger vermehren sich wie üblich zunächst in Leberzellen. Das Immunsystem reagiert mit spezifischen T-Lymphozyten und Antikörpern.

Will der Erreger die Leber verlassen und den Reproduktionszyklus in den roten Blutkörperchen starten, wird er durch Chloroquin abgetötet. Dieses kann den Einzellern in den Leberzellen nichts anhaben, verhindert aber die Ausbreitung im Blut.

Der Körper reagiert mit einer starken Immunantwort und bildet gegen 22 Proteine des Parasiten Antikörper. Gelangen erneut Plasmodien durch den Stich einer Mücke ins Blut, macht das Immunsystem kurzen Prozess.

Was bringt die Zukunft?

Aktuell wird der gut verträgliche Impfstoff in Gabun in großem Maßstab getestet.

Bisher ist das größte Problem die Herstellung des Impfstoffes. Die Sporozoiten lassen sich nur aus den Speicheldrüsen der Anopheles-Weibchen isolieren. Das ist bislang mühsame Handarbeit. Sollte sich eine effektivere Lösung finden lassen, wäre die Malaria-Impfung ein Meilenstein der Medizingeschichte, mit dem sich die Tropenkrankheit langfristig ausrotten lassen würde.

Quellen, Links und weiterführende Literatur

Vorgestellter Artikel:

  • Mordmüller B, Surat G, Lagler H, Chakravarty S, Ishizuka AS, Lalremruata A, Gmeiner M, Campo JJ, Esen M, Ruben AJ, Held J, Calle CL, Mengue JB, Gebru T, Ibáñez J, Sulyok M, James ER, Billingsley PF, Natasha KC, Manoj A, Murshedkar T, Gunasekera A, Eappen AG, Li T, Stafford RE, Li M, Felgner PL, Seder RA, Richie TL, Sim BK, Hoffman SL, Kremsner PG: Sterile protection against human malaria by chemoattenuated PfSPZ vaccine. Nature. 2017 Feb 23;542(7642):445-449. doi: 10.1038/nature21060. Epub 2017 Feb 15.

Presse und Weitere Informationen:

Hinweis für die Leser

Diese Inhalte sind zur Information gedacht. Sie sind kein Ersatz für eine ärztliche Untersuchung, Diagnose oder Behandlung. Bitte konsultieren Sie dafür immer einen Arzt.

Dr. rer. medic. Harald Stephan, Doktor der Medizinwissenschaften und Naturwissenschaftler mit medizinischer Promotion. Dieser Artikel entspricht aktuellen wisenschaflichen Standards und medizinischen Leitlinien.