mRNA-Forscher mit Nobelpreis ausgezeichnet
Ill. Niklas Elmehed © Nobel Prize Outreach
Die in Ungarn geborene Biochemikerin Katalin Karikó und der US-Immunologe Drew Weissman haben den Nobelpreis für Medizin erhalten. Die Preisträger hätten mit ihrer Forschung „zu dem beispiellosen Tempo der Impfstoffentwicklung während einer der größten Bedrohungen für die menschliche Gesundheit in moderner Zeit“ beigetragen, so das Karolinska-Institut, das den Nobelpreis für Physiologie oder Medizin vergibt.
Außerdem habe die Arbeit der beiden Wissenschaftler auch den Weg für Impfstoffe gegen andere Infektionskrankheiten eröffnet. „In Zukunft könnte die Technologie auch zur Verabreichung therapeutischer Proteine und zur Behandlung bestimmter Krebsarten eingesetzt werden.“
Zur Erinnerung: Wie funktionieren mRNA-Impfstoffe?
Die bisher bekannten Impfstoffe enthalten abgetötete oder abgeschwächte Erreger oder Bestandteile von ihnen. Bei diesen Bestandteilen handelt es sich um körperfremde Proteine, die zuvor in Zellkulturen oder Hühnereiern vermehrt werden.
Bei der Entwicklung der innovativen mRNA-Impfstoffe gegen COVID-19 spielt die Gentechnik eine zentrale Rolle. Denn diese Impfstoffe enthalten Teile der Erbinformation des zu bekämpfenden Virus in Form von mRNA (messenger-Ribonucleinsäure).
mRNA bildet der Körper normalerweise aus Abschriften bestimmter DNA-Abschnitte aus dem Zellkern zur Bildung von Proteinen durch Ribosomen im Zytoplasma. Beim Impfen wird die „fremde“ mRNA eingehüllt in schützende Substanzen gespritzt und von einigen Körperzellen aufgenommen.
Diese Zellen bilden daraus dann selbst ungefährliche Proteine des Virus, sogenannte Antigene, die dann das menschliche Immunsystem aktivieren. Nach einiger Zeit wird die mRNA vom Körper wieder abgebaut, die Impfantwort bleibt aber erhalten. Quelle: Dr. Annina Bergner
Einen Fortschritt in der Impfstoffentwicklung stellten bereits die proteinbasierten Vakzine (zum Beispiel die HPV-Impfung) und die vektorbasierten Impfstoffe (zum Beispiel bei der Ebola-Impfung) dar. Hierfür werden keine Krankheitserreger mehr benötigt, allerdings erfolgt ihre Produktion ressourcenintensiv in Zellkulturen.
Nobelpreis für Problemlösung
mRNA kann dagegen zellunabhängig und im großen Maßstab produziert werden. Das machte sie vor allem für eine schnelle und flexible Impfstoffproduktion interessant. Es gab jedoch zwei Probleme: Die in vitro produzierte mRNA führte nur zu geringen Proteinausbeuten und löste in dendritischen Zellen (hochspezialisierte antigenpräsentierende Zellen) eine inflammatorische Reaktion mit Zytokinfreisetzung aus.
Den Wissenschaftlern Katalin Karikó und Drew Weissman ist es gelungen, die Ursache für diese Probleme zu finden. Mit ihren Forschungsergebnissen stellten sie Anfang der 2000er Jahre die Basis für die schnelle Entwicklung von mRNA-Vakzinen zur Eindämmung der COVID-19-Pandemie.
Mittlerweile wird auch an anderen Impfstoffen auf mRNA-Basis gearbeitet. So hat zum Beispiel Moderna Zulassungsanträge für eine mRNA-basierte Vakzine gegen RSV eingereicht. Auch an Grippeimpfstoffen mit dieser Technologie wird bereits geforscht.