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Die mRNA-Technologie und ihr potentieller Einsatz in der Medizin

mRNA als Basis für Arzneimittel wird seit mehr als 20 Jahren erforscht. Die Entwicklung der mRNA-Impfstoffe zeigt das Potenzial dieser Technologie.

Zu Beginn wurde der Einsatz von mRNA vor allem in den Bereichen der Krebstherapien und Impfungen erforscht.1,2 Dass im Zuge der COVID-19-Pandemie in kürzester Zeit Impfstoffe auf mRNA-Basis entwickelt werden konnten, die überwiegend einen guten Schutz bieten, gut verträglich sind und schnell an Virusvarianten angepasst werden können,3,4 lässt darauf schließen, dass sich diese Technologie generell gut für Impfstoffe eignet.

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Die Entwicklung und Zulassung der ersten mRNA-Impfstoffe ist nicht nur bei der Bewältigung der weltweiten Herausforderung durch SARS-CoV-2 von großer Bedeutung, sondern auch ein wichtiger Schritt für die Medizin der Zukunft: Einer Einschätzung von Prof. Dr. Uğur Şahin zufolge, dem Mitgründer und Vorstandsvorsitzenden von BioNTech, könnte die mRNA-Technologie in 15 Jahren die Grundlage für ein Drittel aller neu zugelassenen Medikamente bilden.5

Das Wirkprinzip der mRNA-Technologie

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Jede körpereigene mRNA ist die Kopie eines Abschnitts des Erbguts (Video: Die Aufgabe der körpereigenen mRNA). Diese Kopie bringt die jeweils benötigte Bauplaninformation vom Zellkern zu den Proteinfabriken (Ribosomen) in der Zelle.1

Protein

Das Wirkprinzip von mRNA-Arzneimitteln beruht darauf, dass eine Bauplankopie des eigentlichen Wirkstoffes in Körperzellen gelangt und erst dort in den Wirkstoff umgeschrieben wird. Der große Vorteil dabei: mRNA ist wesentlich kleiner als das letztlich benötigte Wirkstoffprotein und einfacher im Körper zu transportieren.1

Die verschiedenen Einsatzgebiete von mRNA

Antikörper

Die Forschung an der mRNA-Technologie umfasst Impfstoffe und Therapeutika. Die COVID-19-mRNA-Impfung ist die bisher einzige zugelassene Anwendung der mRNA-Technologie, weitere Anwendungen befinden sich in der Entwicklung:

  • Bei einer Impfung wird mRNA, eine Bauplankopie für ein bestimmtes Protein, gegen das der Körper eine Immunreaktion entwickeln soll, ein sogenanntes Antigen, in Körperzellen geschleust (Video: Die Immunisierung). Diese produzieren das Protein daraufhin selbst. Im Fall der COVID-19-mRNA-Impfung enthält die mRNA die Bauanleitung für das Spike-Protein, das natürlicherweise auf der Oberfläche von SARS-CoV-2 vorkommt.2
  • Nach demselben Prinzip könnte auch ein therapeutischer Impfstoff gegen Krebs funktionieren. Hier würde der mRNA-Wirkstoff anstelle der Immunantwort gegen Viren eine krebsspezifische Immunantwort auslösen. Die Wirkstoff-mRNA für eine Krebstherapie könnte individualisiert, das heißt auf den Tumor eines/einer bestimmten Patient:in angepasst werden.6
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  • Forschungsprojekte, die sich mit der Therapie von Allergien oder Autoimmunerkrankungen wie Multipler Sklerose beschäftigen, zeigten, dass den Patient:innen mithilfe von mRNA-Technologien Bauplankopien derjenigen Proteine verabreicht werden können, gegen die ihr Körper eine Immuntoleranz entwickeln soll statt mit einer Immunantwort zu reagieren.7
  • Im Fall genetischer Erkrankungen, bei denen Patient:innen das Gen für ein bestimmtes Protein fehlt, kann den Betroffenen eben dieses Protein mithilfe der mRNA-Technologie verabreicht werden.8 Hierbei handelt es sich nach allgemeiner Lesart nicht um eine Gentherapie, da durch die mRNA-Technologie keine Veränderungen am Erbgut verursacht werden.
  • Als weiteres Einsatzgebiet für mRNA werden Therapien von Erkrankungen erforscht, die durch den Einsatz bestimmter Proteine wie Wachstumsfaktoren oder durch Entzündungssignale gelindert werden können.9,10

Laufende Forschung verspricht Erfolg

Science

Die Forschung an mRNA-Arzneimitteln wird fortlaufend vorangetrieben. Einer der großen Vorteile von mRNA ist, dass diese relativ einfach hergestellt werden kann (Video: Die Produktion von mRNA-Impfstoffen). Dies ist bei der Entwicklung von individuellen Therapien für einzelne Patient:innen von großer Relevanz.12

Bei einigen Krankheiten scheint die Entwicklung der mRNA-Technologie bereits kurz vor dem Durchbruch zu stehen, während andere noch umfassendere Forschung erfordern.11 Der Erfolg der COVID-19-mRNA-Impfstoffe lässt keinen Zweifel: mRNA ist eine Technologie mit hohem Potenzial.12

Quellen

1 Garde D et al. The story of mRNA: How a once-dismissed idea became a leading technology in the Covid vaccine race. STAT 2020. (Stand: 22.09.2021)
2 Dolgin E. Nature 2021;597:318-324. DOI: 10.1038/d41586-021-02483-w
3 Epidemiologisches Bulletin 27/2021. Robert Koch-Institut; 08.07.2021
4 Impfstoffe lassen sich schnell an Mutationen anpassen. Forschung & Lehre 2021. (Stand: 29.09.2021)
5 Prognose von Prof. Dr. Uğur Şahin. Der Spiegel 19.06.2021; Nr. 25: 98-98
6 Dolgin E. Nature 2019;574:S10-S12. DOI: 10.1038/d41586-019-03072-8
7 Krienke C et al. Science 2021;371(6525):145-153. DOI: 10.1126/science.aay3638
8 Drew L. Nature 2019;574: S16-S18. DOI: 10.1038/d41586-019-03075-5
9 Aini H et al. Sci Rep 2016;18743 (6). DOI: 10.1038/srep18743
10 Fukushima Y et al. Biomaterials 2021;270:120681. DOI: 10.1016/j.biomaterials.2021.120681
11 Xie W et al. Nature 2021; 20:735-736. DOI: 10.1038/d41573-021-00147-y
12 Blech J et al. Die Wunderwaffen für ein gesundes Leben. Der Spiegel 2021. (Stand: 22.09.2021)

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